ALICANTE 23 Sep. (EUROPA PRESS) -
Un equipo del laboratorio de procesamiento sensorio-motor en áreas subcorticales, dirigido por Ramón Reig en el Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH), ha descubierto que la dirección de las ondas lentas de la corteza cerebral depende de la excitabilidad de las neuronas, donde está la "clave", y no solo de la anatomía.
El hallazgo, publicado en la revista 'iScience', ha sido posible gracias a un "modelo computacional avanzado" que combina dos niveles de análisis: la actividad local de redes neuronales aisladas y la interacción global entre distintas áreas cerebrales.
"Hasta ahora, la mayoría de los estudios trabajaban esas dos escalas por separado. La novedad de nuestro enfoque es que las analizamos conjuntamente, y eso nos ha permitido ver cómo las diferencias locales se diluyen cuando las redes están conectadas", ha explicado Reig, quien ha coliderado el estudio junto al investigador Javier Alegre Cortés.
El modelo ha permitido observar, cuando varias áreas del cerebro se conectan, cómo las diferencias entre ellas tienden a sincronizarse, "siguiendo el ritmo marcado por la región más excitable". "Es como lo que sucede en una clase: puede que cada alumno tenga su estilo, pero si alguien impone una moda, los demás acaban siguiéndola", ha ejemplificado Alegre.
Esta idea de un "líder" neuronal ayuda a explicar por qué, pese a la diversidad de propiedades entre zonas cerebrales, las ondas lentas acaban propagándose de manera coordinada. Los investigadores han desvelado que "las ondas lentas del cerebro no se guían únicamente por la anatomía, sino por el grado de excitabilidad de determinadas neuronas".
"Nuestro modelo predijo que la dirección de las oscilacionesdependía de qué grupo neuronal era más excitable en cada momento, y lo confirmamos con experimentos en ratones", ha señalado Reig.
RESULTADOS
Cuando aumentaron la excitabilidad en el lóbulo occipital de ratones anestesiados mediante la aplicación de un cóctel de fármacos que hace que las neuronas sean más activas, observaron que la dirección de las ondas se invertía. Así, en lugar de viajar de la parte frontal hacia la parte trasera del cerebro, lo hacían en sentido contrario.
En condiciones normales, estas oscilaciones desempeñan un papel "esencial" en el sueño profundo y bajo anestesia, ya que contribuyen a organizar la actividad del cerebro cuando se encuentra en reposo. Sin embargo, cuando los mecanismos que las regulan se alteran, pueden aparecer en estados de vigilia o transformarse en patrones eléctricos asociados a la epilepsia. "Comprender cómo la excitabilidad modula estas ondas nos da claves para entender también qué sucede cuando la actividad neuronal se descontrola", han señalado los autores.
En esta investigación, se han realizado simulaciones modificando los principales factores que impactan en la actividad de onda lenta, en regiones aisladas o interconectadas. Estas consiguieron replicar diferentes estados de actividad cerebral para describir "qué factores son relevantes a nivel local y cuáles a nivel global".
"AVANCE METODOLÓGICO"
Según ha destacado el IN en un comunicado, "más allá de los resultados, este trabajo supone también un avance metodológico". "El modelo que ha utilizado el equipo está basado en datos reales sobre la anatomía y la fisiología del cerebro de mamíferos, lo que permite simular con realismo cómo se comportan las redes neuronales al conectarse", ha agregado.
En este sentido, Alegre ha indicado que "los modelos matemáticos complementan los experimentos, permitiendo explorar escenarios difíciles de recrear en laboratorio y poner a prueba hipótesis con rigor".
Este trabajo ha contado con la colaboración de Maurizio Mattia, del Centro Nacional de Protección Radiológica y Física Computacional de Roma (Italia) y ha sido posible gracias a la financiación de la Agencia Estatal de Investigación, a través del Programa de Centros de Excelencia Severo Ochoa; el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades; la UMH, a través del programa de becas Margarita Salas, la Generalitat Valenciana y el Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia (PNRR) de Italia, financiado por la Unión Europea (UE) con fondos Next Generation.
