"Las neuronas pueden someterse a cambios a largo plazo en función de la experiencia, ya sean de aprendizaje, emocionales u de otra actividad", dijo Michael Friedlander, director ejecutivo del Virginia Tech Carilion Research Institute. Friedlander es coautor del estudio a su estudiante postdoctoral, Ignacio Saez. "Los neurólogos han centrado gran parte de su atención en la comprensión de la plasticidad neuronal de las conexiones entre las células nerviosas, la llamada sinapsis."
La sinapsis son una serie de conexiones especializadas entre las neuronas, funciona mediante la traducción de una señal eléctrica de una neurona a una señal química, a fin de modificar la neurona receptora. La señal química desencadena una señal eléctrica en la neurona receptora, y así el proceso continúa.
Dicha sinapsis pueden ser más fuerte o más débil al cambiar la eficiencia del proceso de la comunicación química, en respuesta a episodios repetidos de coactivación de las dos neuronas interconectadas. Este proceso, denominado plasticidad sináptica, puede causar cambios que persisten más allá del período de coactivación desde unos pocos minutos a toda la vida.
La experiencia externa puede ser internalizada como una reorganización física del proceso de la comunicación sináptica del cerebro. Esto no es sólo importante durante el desarrollo del cerebro, sino también a lo largo de la vida, con experiencias de aprendizaje capaces de modificar continuamente circuitos sinápticos del cerebro.
"Hasta hace poco, los científicos habían pensado que la mayoría de las sinapsis de tipo y ubicación similar en el cerebro se comportaban de forma parecida respecto a la experiencia que induce la plasticidad", señalaba Friedlander. "En nuestro trabajo, sin embargo, encontramos grandes diferencias en la respuesta de la plasticidad, incluso entre las sinapsis vecinas en respuesta a las experiencias de idéntica actividad."
Friedlander y Sáez informó que las neuronas cuyas sinapsis excitatoria están en cierto estado de plasticidad, basada en experiencias anteriores, se agrupaban para converger en neuronas individuales específicas de desarrollo cerebral.
"Las neuronas individuales cuyas sinapsis son más propensas a fortalecerse en respuesta a una cierta experiencia también son más propensas a conectarse a ciertas neuronas asociadas, en tanto que aquellas que tienden a debilitarse se conectan a otras neuronas asociadas", apuntó Friedlander. "Las neuronas cuyas sinapsis no cambia en absoluto en respuesta a esa misma experiencia también son más propensas a conectarse con otras neuronas asociadas, formando una red más estable, pero no plástica."
Los investigadores observaron este sistema de parejas de plasticidad sináptica en un roedor modelo, usando una parte aislada de la corteza cerebral responsable del proceso de la visión. Registraron la actividad eléctrica de las neuronas individuales después que se agruparan por activación las neuronas vecinas. Se compararon los registros de la actividad eléctrica obtenida como respuesta a la activación de tan sólo una única neurona vecina. La sinapsis fue ensayada repitiendo el proceso de activación, para imitar el aprendizaje.
Cuando los científicos aplicaron un agente farmacológico a las neuronas que bloqueaban la inhibición sináptica, vieron que la formación suscitó la plasticidad más drástica y variada en las sinapsis excitatorias. Las respuestas de plasticidad de los diferentes grupos de sinapsis por una neurona dada eran más similares cuando se bloqueó la inhibición, las cuales agrupan de manera efectiva las neuronas de un tipo entre sí, por sus respuestas de aprendizaje.
"Si bien conocíamos hace años que las neuronas de tipos similares tienden a una rica interconexión, esta es la primera demostración de que tales procesos variables se aplican a la plasticidad sináptica", concluyó Friedlander. "Este resultado tiene implicaciones para la mejora de los paradigmas de aprendizaje, así como para una mejor comprensión de las propiedades dinámicas de las redes neuronales a gran escala en el cerebro vivo."
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