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A lo largo de la corteza cerebral, las neuronas est\u00e1n dispuestas en seis capas distintivas, que pueden verse f\u00e1cilmente con un microscopio. Un equipo de neurocient\u00edficos del MIT y la Universidad de Vanderbilt ha descubierto que estas capas tambi\u00e9n muestran distintos patrones de actividad el\u00e9ctrica, que son consistentes en muchas regiones del cerebro y en varias especies animales, incluidos los humanos.<\/p>\n
Los investigadores descubrieron que en las capas superiores, la actividad neuronal est\u00e1 dominada por r\u00e1pidas oscilaciones conocidas como ondas gamma. En las capas m\u00e1s profundas predominan oscilaciones m\u00e1s lentas llamadas ondas alfa y beta. Seg\u00fan los investigadores, la universalidad de estos patrones sugiere que estas oscilaciones probablemente est\u00e9n desempe\u00f1ando un papel importante en todo el cerebro.<\/p>\n<\/p><\/div>\n
\"Cuando ves algo tan consistente y ubicuo en la corteza, est\u00e1 desempe\u00f1ando un papel muy fundamental en lo que hace la corteza\", dice Earl Miller, profesor Picower de Neurociencia, miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT y uno de los autores principales del nuevo estudio.<\/p>\n
Seg\u00fan los investigadores, los desequilibrios en la forma en que estas oscilaciones interact\u00faan entre s\u00ed pueden estar involucrados en trastornos cerebrales como el trastorno por d\u00e9ficit de atenci\u00f3n con hiperactividad.<\/p>\n
\u201cSe sabe que la actividad neuronal excesivamente sincr\u00f3nica desempe\u00f1a un papel en la epilepsia, y ahora sospechamos que diferentes patolog\u00edas de sincron\u00eda pueden contribuir a muchos trastornos cerebrales, incluidos trastornos de percepci\u00f3n, atenci\u00f3n, memoria y control motor. En una orquesta, un instrumento tocado fuera de sincron\u00eda con el resto puede alterar la coherencia de toda la pieza musical\u201d, afirma Robert Desimone, director del Instituto McGovern para la Investigaci\u00f3n del Cerebro del MIT y uno de los autores principales del estudio.<\/p>\n
Andr\u00e9 Bastos, profesor asistente de psicolog\u00eda en la Universidad de Vanderbilt, tambi\u00e9n es autor principal del art\u00edculo de acceso abierto, que aparece hoy en Neurociencia de la naturaleza<\/em><\/a>. Los autores principales del art\u00edculo son el cient\u00edfico investigador del MIT Diego Mendoza-Halliday y el postdoctorado del MIT Alex Major.<\/p>\n Capas de actividad<\/strong><\/p>\n El cerebro humano contiene miles de millones de neuronas, cada una de las cuales tiene sus propios patrones de activaci\u00f3n el\u00e9ctrica. Juntas, grupos de neuronas con patrones similares generan oscilaciones de actividad el\u00e9ctrica u ondas cerebrales, que pueden tener diferentes frecuencias. El laboratorio de Miller tiene mostrado anteriormente<\/a> que los ritmos gamma de alta frecuencia est\u00e1n asociados con la codificaci\u00f3n y recuperaci\u00f3n de informaci\u00f3n sensorial, mientras que los ritmos beta de baja frecuencia act\u00faan como un mecanismo de control que determina qu\u00e9 informaci\u00f3n se lee de la memoria de trabajo.<\/p>\n Su laboratorio tambi\u00e9n ha descubierto que en ciertas partes de la corteza prefrontal, diferentes capas del cerebro muestran patrones distintivos de oscilaci\u00f3n: una oscilaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida en la superficie y una oscilaci\u00f3n m\u00e1s lenta en las capas profundas. Uno estudiar<\/a>dirigido por Bastos cuando era postdoctorado en el laboratorio de Miller, demostr\u00f3 que a medida que los animales realizaban tareas de memoria de trabajo, los ritmos de baja frecuencia generados en capas m\u00e1s profundas regulaban los ritmos gamma de mayor frecuencia generados en las capas superficiales.<\/p>\n Adem\u00e1s de la memoria de trabajo, la corteza cerebral tambi\u00e9n es la sede del pensamiento, la planificaci\u00f3n y el procesamiento de alto nivel de las emociones y la informaci\u00f3n sensorial. En todas las regiones involucradas en estas funciones, las neuronas est\u00e1n dispuestas en seis capas, y cada capa tiene su propia combinaci\u00f3n distintiva de tipos de c\u00e9lulas y conexiones con otras \u00e1reas del cerebro.<\/p>\n \"La corteza est\u00e1 organizada anat\u00f3micamente en seis capas, sin importar si nos fijamos en ratones, humanos o cualquier especie de mam\u00edfero, y este patr\u00f3n est\u00e1 presente en todas las \u00e1reas corticales dentro de cada especie\", dice Mendoza-Halliday. \"Desafortunadamente, muchos estudios sobre la actividad cerebral han ignorado esas capas porque cuando se registra la actividad de las neuronas, ha sido dif\u00edcil entender d\u00f3nde se encuentran en el contexto de esas capas\".<\/p>\n En el nuevo art\u00edculo, los investigadores quer\u00edan explorar si el patr\u00f3n de oscilaci\u00f3n en capas que hab\u00edan observado en la corteza prefrontal est\u00e1 m\u00e1s extendido y ocurre en diferentes partes de la corteza y entre especies.<\/p>\n Utilizando una combinaci\u00f3n de datos adquiridos en el laboratorio de Miller, el laboratorio de Desimone y los laboratorios de colaboradores de Vanderbilt, el Instituto Holand\u00e9s de Neurociencia y la Universidad de Western Ontario, los investigadores pudieron analizar 14 \u00e1reas diferentes de la corteza, de cuatro especies de mam\u00edferos. . Estos datos incluyeron registros de la actividad el\u00e9ctrica de tres pacientes humanos a quienes se les insertaron electrodos en el cerebro como parte de un procedimiento quir\u00fargico al que se estaban sometiendo.<\/p>\n La grabaci\u00f3n de capas corticales individuales ha sido dif\u00edcil en el pasado, porque cada capa tiene menos de un mil\u00edmetro de espesor, por lo que es dif\u00edcil saber desde qu\u00e9 capa est\u00e1 grabando un electrodo. Para este estudio, la actividad el\u00e9ctrica se registr\u00f3 utilizando electrodos especiales que registran todas las capas a la vez y luego introducen los datos en un nuevo algoritmo computacional que dise\u00f1aron los autores, denominado FLIP (procedimiento de identificaci\u00f3n de capas basado en frecuencia). Este algoritmo puede determinar de qu\u00e9 capa proviene cada se\u00f1al.<\/p>\n \u201cLa tecnolog\u00eda m\u00e1s reciente permite registrar todas las capas de la corteza simult\u00e1neamente. Esto ofrece una perspectiva m\u00e1s amplia de los microcircuitos y nos permiti\u00f3 observar este patr\u00f3n en capas\u201d, dice Major. \u201cEste trabajo es apasionante porque proporciona informaci\u00f3n sobre un patr\u00f3n de microcircuito fundamental y proporciona una nueva t\u00e9cnica s\u00f3lida para estudiar el cerebro. No importa si el cerebro est\u00e1 realizando una tarea o en reposo y puede observarse en tan solo cinco a 10 segundos\u201d.<\/p>\n En todas las especies, en cada regi\u00f3n estudiada, los investigadores encontraron el mismo patr\u00f3n de actividad en capas.<\/p>\n \u201cHicimos un an\u00e1lisis masivo de todos los datos para ver si pod\u00edamos encontrar el mismo patr\u00f3n en todas las \u00e1reas de la corteza, y listo, estaba en todas partes. Eso fue una indicaci\u00f3n real de que lo que se hab\u00eda observado previamente en un par de \u00e1reas representaba un mecanismo fundamental en toda la corteza\u201d, dice Mendoza-Halliday.<\/p>\n