Human Brain Project revela los coros neuronales que emergen en múltiples

Para que podamos convertir la información sensorial en recuerdos, las redes de neuronas interconectadas en nuestro cerebro deben trabajar juntas en concierto. Los investigadores del Human Brain Project (HBP) se propusieron comprender mejor la dinámica de dichas redes. Con este fin, observaron de cerca las relaciones entre neuronas individuales y poblaciones de neuronas en múltiples regiones del cerebro en ratas, específicamente, las áreas corticales y el hipocampo.

Para examinar la dinámica de la red, el equipo registró la actividad de la región CA1 del hipocampo y de las cortezas somatosensorial, visual y perirrinal mientras los animales realizaban una tarea de comportamiento en un laberinto. Pudieron cuantificar el acoplamiento de neuronas individuales con los patrones de activación de la población y caracterizar las relaciones de picos dentro y entre estas áreas. Los investigadores, de la Universidad de Amsterdam y otras instituciones, realizaron una serie de análisis sobre el acoplamiento de neuronas dentro de cada área y entre distintos conjuntos de áreas. Con esto, investigaron cómo los patrones de picos de una sola neurona se correlacionan con la actividad de activación de la población dentro y entre estas áreas corticales y del hipocampo.

Entre sus principales hallazgos, observaron que el acoplamiento de neuronas individuales a su población local era prominente en las cuatro áreas investigadas, y esto era más fuerte en el área CA1 del hipocampo.

Al mismo tiempo, el acoplamiento entre áreas mostró perfiles más variables que el acoplamiento dentro del área y se encontraron células tipo centro en todas las áreas. Las células "centrales" o "de transmisión" son neuronas que están significativamente acopladas a más de un área. En otras palabras, no sólo interactúan localmente, sino que también participan en el procesamiento de información con poblaciones distantes.

Por último, los niveles de acoplamiento se han analizado en diferentes contextos, como la función de las células en representaciones espaciales y diferentes estados de comportamiento, lo que muestra cómo el acoplamiento de poblaciones podría ser una medida prometedora de la dinámica de la red en todo el cerebro.

“A partir de la cacofonía de la activación neuronal, es sorprendente ver surgir coros de neuronas en todo el cerebro. Lo que están cantando apenas hemos comenzado a desentrañar”, dice Reinder Dorman, investigador del Grupo de Neurociencia Cognitiva y de Sistemas de la Universidad de Ámsterdam y primer autor del artículo.

Los resultados fueron publicados en Cerebral Cortex. Texto de Helen MendesAcoplamiento basado en picos entre neuronas individuales y poblaciones en las cortezas sensoriales, la corteza perirrinal y el hipocampo de ratas

Reinder Dorman, Jeroen J. Bos, Martin A. Vinck, Pietro Marchesi, Julien Fiorilli, Jeanette AM Lorteije, Ingrid Reiten, Jan G. Bjaalie, Michael Okun, Cyriel MA Pennartz.

https://doi.org/10.1093/cercor/bhad111