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Neuronas silenciosas: ¿La materia oscura del cerebro?

                                

                                
                                

Ahora aquí hay un artículo con un título interesante: La materia oscura del cerebro

El autor Saak V. Ovsepian argumenta que "la gran mayoría de las células nerviosas en el cerebro intacto no disparan potenciales de acción, es decir, están permanentemente en silencio". Esta es una afirmación notable, y eleva la Pregunta de qué están haciendo estas neuronas silenciosas. Sin embargo, no me convencí de la existencia de esta "materia oscura".

Ovsepian señala que numerosos estudios han encontrado que solo una minoría de las neuronas en una región cerebral determinada se activan (espiga), incluso en respuesta a estímulos que activan esa área:

En la corteza auditiva primaria de ratas, por ejemplo, menos del 10% de las neuronas descargan potenciales de acción en respuesta a estímulos acústicos, mientras que la mayoría restante no responde (Hromadka et al. 2008 ) . Los estudios de imagen de otras áreas corticales mostraron resultados similares, con una gran cantidad de células nerviosas en el bulbo olfatorio (Poo y Isaacson 2009 ), corteza gustativa (Chen et al. 2011 ), visual primaria campos (Ohki et al. 2005 ; Greenberg et al. 2008 ), así como en la corteza somatosensorial (Kerr et al. 2007 [19459004))ensilencio

Entonces, la "materia oscura" del cerebro son neuronas que no se activan en respuesta a ningún estímulo probado.

Las neuronas silenciosas están relacionadas con el concepto de "disparo disperso", que algunos creen que es un principio general de la organización cerebral. La codificación dispersa significa que un estímulo dado solo activa una pequeña cantidad de neuronas. Por el contrario, la codificación no dispersa significaría que cada estímulo activó muchas neuronas, pero en diferentes grados. Ambos esquemas podrían codificar información.

La existencia de neuronas silenciosas implica una codificación dispersa, pero no al revés. Bajo la codificación dispersa, la mayoría de las neuronas permanecerán en silencio en respuesta a cualquier estímulo individual. Aquí hay una ilustración (inspirada en la Fig. 1 aquí) de disparos dispersos en un grupo de 12 neuronas, donde cada estímulo activa 2 o 3 neuronas y no tiene efecto en las demás:

En este ejemplo, cinco de las neuronas son "silenciosas"; no responden a ninguno de los estímulos utilizados en el experimento. Sin embargo, parece obvio que esta no es una definición absoluta de "silencioso". Si hiciéramos un experimento más extenso con estímulos más diversos, podríamos encontrar al menos un estímulo que active cada neurona, y no habría más células silenciosas.

Como lo expresaron Barth y Poulet, "la fracción de células sensibles puede ser subestimada porque el estímulo experimental aplicado puede no ser apropiado para conducir las neuronas analizadas". Para saber si hay neuronas verdaderamente silenciosas que no responden para cualquier estímulo, tendríamos que probar todos los estímulos posibles, lo cual es una tarea difícil.

Ovsepian reconoce este punto, diciendo que:

Otra posible explicación para la presencia de un gran número de neuronas inactivas es su estrecha sintonía para responder solo a entradas específicas [i.e. sparse coding] … pero si estas consideraciones pueden explicar el silencio perpetuo de la gran mayoría de las neuronas en todo el cerebro, queda por hacer

Sin embargo, diría que la carga de la prueba recae en alguien que afirma la existencia de células absolutamente silenciosas. Los experimentos citados por Ovsepian han usado conjuntos muy estrechos de estímulos, en términos absolutos. Nadie ha registrado aún la actividad cerebral de las ratas mientras las expone a todos los sonidos posibles que una rata podría escuchar (!).

Finalmente, Ovsepian continúa discutiendo el significado evolutivo de las neuronas silenciosas. Sugiere que estas células inertes podrían representar antiguos circuitos neuronales que se han vuelto obsoletos. Estos circuitos cerebrales fosilizados están sujetos a inhibición neural que los mantiene suprimidos:

La materia oscura del cerebro personifica el subproducto tangible y altamente compuesto de la evolución natural, atrapado en un estado inactivo e invisible por inhibición. Con raíces profundas en el pasado filogenético, vastas colecciones de neuronas y redes fosilizadas alguna vez fueron parte integral de los circuitos funcionales y desempeñaron su papel adaptativo en los asuntos de la vida.

No encontré el argumento evolutivo de Ovsepian tan convincente, porque soy escéptico de todo el concepto de "materia oscura". Aún así, la idea de que los restos de los cerebros de nuestros antepasados ​​todavía existen en nuestros propios cráneos es bastante fascinante. Sugiere escenarios tipo Parque Jurásico en los que alguien logra reactivar estas funciones neuronales perdidas, y existe evidencia de que esto puede suceder en casos muy específicos, como los reflejos. En general, sin embargo, no creo que podamos decir que la mayoría de nuestras neuronas son fosilizadas.

                                
                                
                                

                                

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