Hasta ahora se sabe de tres formas en que las neuronas se comunican entre sí en el cerebro: la transmisión sináptica, la transmisión axonal y lo que se conoce como “uniones de brecha” entre las neuronas.

Pero investigadores de ingeniería biomédica de la Universidad Case Western Reserve informan que han identificado una forma de comunicación neuronal hasta ahora desconocida. El hallazgo podría ayudar a los científicos a comprender mejor la actividad neuronal que rodea tanto procesos cerebrales específicos, como trastornos neurológicos.

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Mecanismo de propagación de ondas cerebrales

De acuerdo a los investigadores, la nueva forma de comunicación neural se propaga a través del tejido cerebral y puede saltar de forma inalámbrica de las neuronas en una sección del tejido cerebral a otra, incluso si se han cortado quirúrgicamente.

Los investigadores encontraron que esta actividad neuronal puede ser modulada (fortalecida o bloqueada) aplicando campos eléctricos débiles.

El descubrimiento ofrece algunas nuevas ideas sobre la forma en que las neuronas podrían comunicarse entre sí, a través de un proceso misterioso que no se relaciona con los mecanismos de comunicación neuronal previamente conocidos.

Los científicos han sabido que cuando muchas neuronas se activan juntas, generan débiles campos eléctricos que se pueden registrar con el electroencefalograma. Pero se pensaba que estos campos eran demasiado frágiles para contribuir a la actividad neuronal.

Sin embargo, nuevos experimentos han demostrado que estos campos no solo pueden excitar a las células, sino que también pueden producir sus propios campos eléctricos y generar una ola de actividad autopropagante.

Esta nueva forma de comunicación encontrada se descubrió mientras el equipo de investigadores analizaba un mecanismo de propagación de ondas cerebrales lentas, conocido como acoplamiento efáptico o acoplamiento del campo eléctrico.

Los investigadores han sabido sobre este mecanismo durante mucho tiempo, pero no se conoce su función exacta y nadie creía que estas ondas cerebrales pudieran propagarse espontáneamente.

En ese sentido, el equipo de investigación examinó esta actividad cerebral in vitro, estudiando las ondas cerebrales en cortes de hipocampo extraídos de ratones.

Lo que encontraron fue que la actividad periódica lenta puede generar campos eléctricos que, a su vez, activan las células vecinas, lo que constituye una forma de comunicación neural sin transmisión sináptica, química o uniones.

Un hallazgo sorprendente

El hallazgo más radical del equipo fue que, cuando las dos piezas permanecen en la proximidad física, estos campos eléctricos pueden activar las neuronas a través de una brecha completa en el tejido cerebral cortado.

El hallazgo podría ayudar a los científicos a comprender mejor la actividad neuronal que rodea tanto procesos cerebrales específicos, como trastornos neurológicos.

Los investigadores explicaron que para asegurarse de que el corte se dividió completamente, las dos piezas de tejido se separaron y luego se volvieron a unir mientras se observaba un espacio vacío bajo el microscopio quirúrgico.

Pero una y otra vez, la onda cerebral parecía “saltar” a través de la brecha vacía. La actividad periódica lenta del hipocampo generaba un evento en el otro lado de un corte completo a través de toda la sección.

A fin de descifrar si esta comunicación también es perceptible en el cerebro humano, así como su función, los autores de la investigación manifiestan la necesidad de realizar más estudios, pero por ahora, se trata de un sorprendente hallazgo que podría ayudar en tener una mejor compresión de la compleja actividad neuronal que realiza el cerebro.

Referencia: Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self‐propagate non‐synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling. The Journal of Physiology, 2018. https://doi.org/10.1113/JP276904

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