Un descubrimiento de 2020 ha puesto en duda lo que se pensaba que se sabía sobre cómo las neuronas en nuestro cerebro se comunican entre sí. Estos investigadores descubrieron una nueva forma de mensajería celular en las células corticales externas del cerebro. Esto implica que el cerebro humano podría tener una capacidad de procesamiento mucho mayor de lo que se pensaba previamente.
Este hallazgo es significativo porque las dendritas, que son el núcleo de lo que determina el poder computacional de las neuronas individuales, podrían actuar como intersecciones XOR «exclusivas». Estas solo permiten una señal cuando otra señal se califica de una manera particular. ¿Cómo se traduce esta nueva herramienta lógica en funciones superiores? ¿Este mecanismo es exclusivo de los humanos o se ha desarrollado en otros animales? Descubre todo lo que necesitas saber sobre este emocionante hallazgo en este artículo.
Nueva forma de mensajería celular en las neuronas
En 2020, los científicos identificaron una forma única de mensajería celular que no se había visto antes. Por lo tanto, nuestros cerebros podrían ser unidades de computación aún más poderosas de lo que se creía. Los investigadores descubrieron que las células corticales externas del cerebro producían una nueva señal «graduada» por sí sola que podría proporcionar a las neuronas individuales otra forma de llevar a cabo sus funciones lógicas.
El descubrimiento se hizo midiendo la actividad eléctrica en secciones de tejido extraídas durante la cirugía en pacientes epilépticos y analizando su estructura mediante microscopía fluorescente. Los neurólogos encontraron que las células individuales en la corteza usaban no solo los iones de sodio habituales para «disparar», sino también calcio. Esta combinación de iones cargados positivamente provocó ondas de voltaje que nunca antes se habían visto, conocidas como potenciales de acción dendríticos mediados por calcio o dCaAP.
Este hallazgo es significativo porque las dendritas son fundamentales para comprender el cerebro porque son el núcleo de lo que determina el poder computacional de las neuronas individuales. Las dendritas son los semáforos de nuestro sistema nervioso. Si un potencial de acción es lo suficientemente significativo, puede transmitirse a otros nervios, que pueden bloquear o transmitir el mensaje. Estos son los fundamentos lógicos de nuestro cerebro: ondas de voltaje que se pueden comunicar colectivamente de dos formas: ya sea un mensaje AND (si se activan x e y, el mensaje se transmite); o un mensaje OR (si se activa x o y, el mensaje se transmite).
Descubrimiento de funciones lógicas complejas en la corteza cerebral
La corteza cerebral, la sección exterior densa y arrugada del sistema nervioso central humano, es donde estas funciones son particularmente complejas. Las capas segunda y tercera más profundas son especialmente gruesas. Estas están repletas de ramas que llevan a cabo funciones de orden superior que asociamos con la sensación, el pensamiento y el control motor. Fueron los tejidos de estas capas los que los investigadores observaron de cerca, conectando las células a un dispositivo llamado abrazadera de parche somatodendrítico para enviar potenciales activos arriba y abajo de cada neurona, registrando sus señales.
Además de las funciones lógicas de tipo AND y OR, estas neuronas individuales podrían actuar como intersecciones OR (XOR) «exclusivas». Esas solo permiten una señal cuando otra señal se califica de una manera particular.
Los investigadores afirmaron que se creía comúnmente que la operación XOR requería una solución de red. Sin embargo, aún es necesario investigar cómo funcionan los dCaAP en neuronas enteras y en sistemas vivos. Así también es importante determinar si este mecanismo es exclusivo de los humanos o si se ha desarrollado en otros animales.
Este hallazgo también puede inspirar nuevas posibilidades para mejorar el hardware de la tecnología, y la existencia de estos trucos en células nerviosas podría abrir nuevas posibilidades en la conexión de transistores en red. Aunque aún se desconoce cómo se traduce esta nueva herramienta lógica en funciones superiores, es una pregunta que debe ser abordada por futuros investigadores.
Referencias:
Dendritic action potentials and computation in human layer 2/3 cortical neurons: https://doi.org/10.1126/science.aax6239
