Las regiones del cerebro pueden recombinarse

Los científicos de Tübingen han demostrado por primera vez que las redes neuronales ampliamente distribuidas en el cerebro se reorganizan fundamentalmente según sea necesario.

Los científicos del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica en Tubinga pudieron demostrar por primera vez que la actividad de grandes áreas del cerebro se puede cambiar a largo plazo mediante la estimulación experimental de las células nerviosas del hipocampo. Al combinar imágenes de resonancia magnética funcional con microestimulación y electrofisiología, pudieron rastrear cómo se recombinan las grandes poblaciones de neuronas en el cerebro anterior de las ratas. Esta área del cerebro está activa cuando recordamos algo o nos orientamos. Los hallazgos así obtenidos son la primera prueba experimental de que grandes partes del cerebro cambian cuando tienen lugar los procesos de aprendizaje. (Biología actual, 10, marzo 2009)

Los científicos llaman a la propiedad de las sinapsis, las células nerviosas o las áreas completas del cerebro para cambiar dependiendo de su uso, la plasticidad neuronal. Es un mecanismo elemental para el aprendizaje y los procesos de memoria. La regla de aprendizaje de Hebb (1949) ya explica este fenómeno en redes neuronales con sinapsis comunes: si una célula nerviosa A excita a una célula nerviosa B de forma permanente y repetida, según el postulado del psicólogo Donald Olding Hebb, la sinapsis cambia de tal manera que la transmisión de señal se vuelve más eficiente , Esto aumenta el potencial de membrana en la neurona receptora. Este proceso de aprendizaje, que puede durar desde unos minutos hasta toda la vida, se ha investigado intensamente en el hipocampo.

Desde entonces, una gran cantidad de estudios han demostrado que el hipocampo es importante para la memoria y la orientación espacial de animales y humanos. Al igual que la corteza cerebral, el hipocampo está formado por millones de células nerviosas que están conectadas a través de sinapsis. Las células nerviosas se comunican entre sí mediante los llamados "potenciales de acción": impulsos eléctricos que se transmiten desde el transmisor a la célula receptora. Si estos potenciales de acción ocurren con mayor frecuencia o más rápido o mejor coordinados, se puede usar para fortalecer la transmisión de señal entre las células, la denominada potenciación a largo plazo (LTP)

viniendo: La transmisión de la señal se fortalece permanentemente. El mecanismo de este refuerzo se considera la base del aprendizaje.

Aunque los efectos de la potenciación a largo plazo dentro del hipocampo se conocen desde hace mucho tiempo, hasta ahora no está claro cómo los cambios sinápticos en esta estructura pueden influir en la actividad de redes neuronales completas, por ejemplo, redes corticales, fuera del hipocampo. Los científicos alrededor de Nikos Logothetis, director del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica, han investigado sistemáticamente esto por primera vez. Lo especial de su examen es la combinación de diferentes métodos: mientras que el tomógrafo de resonancia magnética proporciona imágenes del flujo sanguíneo en el cerebro y, por lo tanto, es una medida indirecta de la actividad de las redes nerviosas grandes, los electrodos en el cerebro miden directamente el potencial de acción y, por lo tanto, la fuerza de la conducción nerviosa. Se demostró que la transmisión de estimulación así generada se retuvo después de la estimulación experimental. "Hemos podido demostrar una reorganización a largo plazo en las redes nerviosas debido al cambio de actividad en las sinapsis", dijo el Dr. Canales de Santiago. Los cambios se reflejaron en una mejor comunicación entre los hemisferios y en un aumento de las conexiones en el sistema límbico y en la corteza. Mientras que la corteza cerebral es responsable de la percepción sensorial y los movimientos, entre otras cosas, el sistema límbico procesa las emociones y es responsable conjuntamente del desarrollo del comportamiento del impulso.

publicación original

Santiago Canals, Michael Beyerlein, Hellmut Merkle y Nikos K. Logothetis: Evidencia de resonancia magnética funcional para la reorganización de la red neuronal inducida por LTP. Biología actual (2009), doi: 10.1016 / j.cub.2009.01.037

Fuente: Tübingen [mpg]