Recientemente, un equipo de investigadores ha desarrollado un modelo de simulación de células neuronales humanas que potencialmente puede ayudarnos a comprender mucho mejor cómo funciona el cerebro humano.

Este modelo fue desarrollado con el objetivo de superar las limitaciones asociadas a los estudios sobre el funcionamiento cerebral humano hechos con ratones que, si bien han facilitado la comprensión de este fenómeno, no resultan totalmente comparables.

Las investigaciones con ratones tienen importantes limitaciones

El tejido cerebral humano no es sencillo de conseguir para realizar investigaciones, por lo que en la mayoría de los estudios en este campo se emplean roedores para alcanzar sus objetivos.

Tal como se comentó, si bien esto ha favorecido el desarrollo de las neurociencias, el cerebro de los ratones no es totalmente comparable al cerebro humano.

Esto es especialmente relevante cuando se habla del neocórtex, estructura cerebral encargada del funcionamiento de las habilidades cognitivas superiores características del ser humano.

Así, el neocórtex del ser humano, tienen aproximadamente mil veces más células nerviosas que los ratones.

Adicionalmente, en los humanos, esta estructura cerebral tiene una mayor cantidad de sinapsis entre las neuronas piramidales que, además, tienen un mayor tamaño.

Por tanto, para comprender exhaustivamente el funcionamiento del cerebro humano, es necesario estudiar tejido humano, lo que está asociado a serias restricciones éticas y tecnológicas.

Comprender el funcionamiento cerebral humano requiere de células neuronales humanas

Así se ven las neuronas piramidales.

Ahora, gracias a una investigación reciente, fue posible superar esta limitación a partir de modelos de simulación realistas de las células piramidales en el neocórtex humano.

En este sentido, el desarrollo de este modelo ha permitido determinar las características únicas de estas células neuronales en el ser humano.

Para ello, los investigadores desarrollaron una serie de células virtuales, a las que les añadieron características específicas de las neuronas humanas, observadas en tejido cerebral humano.

De esta manera, fueron varias las diferencias encontradas, tanto a nivel anatómico como fisiológico, entre las células piramidales humanas y las de los ratones.

Las neuronas humanas tienen una mayor cantidad de ramificaciones

Las dendritas son ramificaciones neuronales que reciben información de otras células nerviosas.

Al centrarse en estas estructuras, los investigadores descubrieron que las neuronas humanas tienen una mayor cantidad de ramificaciones que las de los ratones.

Específicamente, una sola célula humana puede recibir hasta 30.000 sinapsis, mientras que las de los ratones reciben hasta 10.000.

Adicionalmente, gracias al modelo de simulación fue posible determinar que las neuronas piramidales del ser humano tienen la capacidad de generar señales eléctricas de forma mucho más sencilla, rápida y eficiente.

Las neuronas humanas funcionan de forma más compleja

Otra característica definitoria de las neuronas humanas gira en torno a sus propiedades de membrana particulares, ya que, al recibir muchas señales de forma simultánea, además de enviarlas al resto de las neuronas, integra las señales dentro del cuerpo neuronal.

Teniendo esto en cuenta, los investigadores sugieren que las neuronas humanas tienen un mayor poder a la hora de integrar, procesar y almacenar información.

Las células neuronales humanas tienen una mayor capacidad de almacenamiento

Dados los resultados, se plantea que la capacidad de almacenamiento de información de las neuronas piramidales del ser humano puede ser hasta cuatro veces más potente que las de las ratas.

En este sentido, además de que la conexión neuronal es mucho más compleja en los humanos que en los roedores, las células nerviosas humanas pueden admitir casi el doble de señalizaciones simultáneas e independientes.

Por esta razón, la recepción y envío de señales nerviosas se conforma como un proceso mucho más especializado en el ser humano.

Finalmente, los investigadores plantean que se necesita más información para enriquecer el modelo de simulación a fin de comprender los circuitos neuronales.

Sin embargo, por el momento se han dado los pasos necesarios para comprender qué es lo que nos diferencia del resto de los animales.

Adicionalmente, en el futuro, esta línea de investigación promete ser de ayuda para desarrollar máquinas basadas en el funcionamiento cerebral para la tecnología de la inteligencia artificial.

Referencia: Human Cortical Pyramidal Neurons: From Spines to Spikes via Models, (2018). https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00181

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