Nuestros cerebros serían unidades informáticas más poderosas de lo que imaginamos. Científicos han descubierto una forma única de mensaje celular producida en el cerebro humano y nunca antes vista. Los detalles se encuentran en la revista Science.
En el artículo, publicado en enero del 2020, investigadores alemanes y griegos informaron sobre un mecanismo en las células externas del cerebro. Estas producen una nueva señal “graduada” por sí mismas que podría dar a las neuronas individuales otra forma de llevar a cabo sus funciones lógicas.
Primero midieron la actividad eléctrica en secciones de tejido extraídas durante cirugía en pacientes epilépticos y luego analizaron su estructura mediante microscopía fluorescente. Ahí detectaron que las células individuales de la corteza usaban no solo los iones de sodio habituales para «disparar», sino también calcio.
La combinación de iones cargados positivamente desencadenó ondas de voltaje nunca antes vistas, conocidas como potenciales de acción dendríticos mediados por calcio, o dCaAP, algo sin duda sorprendente.
Como computadoras
A menudo, a los cerebros se les suele comparar con las computadoras, pero esta analogía tiene sus límites. Aun así, en algunos niveles cumplen tareas de manera similar. Por ejemplo, ambos utilizan la potencia de un voltaje eléctrico para realizar diversas operaciones.
De igual forma, mientras que en las computadoras el voltaje toma la forma de un flujo muy simple de electrones a través de intersecciones llamadas transistores, en las neuronas la señal tiene la forma de una onda de canales de apertura y cierre que intercambian partículas cargadas como sodio, cloruro y potasio.
“Las dendritas son fundamentales para comprender el cerebro porque están en el corazón de lo que determina el poder computacional de las neuronas individuales”, explicó el neurocientífico Matthew Larkum de la Universidad de Humboldt.
Momento eureka
Lo anterior se debe a que las dendritas son los semáforos de nuestro sistema nervioso. Si un potencial de acción es lo suficientemente significativo, es capaz de transmitirse a otros nervios, los cuales bloquean o transmiten el mensaje. De hecho, en ninguna parte es esto más complejo que en la densa y arrugada sección externa del sistema nervioso central humano: la corteza cerebral.
Las capas segunda y tercera más profundas son especialmente gruesas, repletas de ramas que realizan funciones de orden superior, asociados con la sensación, el pensamiento y el control motor.
Entonces, fueron los tejidos en estas capas los que fueron observados de cerca, conectando las células a un dispositivo llamado pinza de parche somatodendrítica para enviar potenciales activos hacia arriba y hacia abajo de cada neurona, registrando sus señales.
“Hubo un momento ‘eureka’ cuando vimos por primera vez los potenciales de acción dendríticos”, comentó Larkum. Además, para asegurarse de que los hallazgos no fueran exclusivos de las personas con epilepsia, los investigadores verificaron sus resultados en un puñado de muestras tomadas de tumores cerebrales.
El equipo concluye que es necesario trabajar más para ver cómo se comportan las dCaAP en neuronas completas y en un sistema vivo. También es necesario saber si es algo humano o si se desarrollaron mecanismos similares en otras partes del reino animal.
De hecho, la tecnología se basa en nuestro sistema nervioso para desarrollar un mejor hardware. Ello aumenta el interés en descubrir si nuestras células individuales tienen algunos trucos más bajo la manga que nos conducirían a nuevas formas de transistores de red, cualquiera que sean los resultados,