MADRID 3 Mar. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio dirigido por el profesor Yoram Burak del Centro Edmond y Lily Safra de Ciencias del Cerebro y el Instituto Racah de Física de la Universidad Hebrea de Jerusalén (Israel) revela un marco matemático unificador para explicar cómo las células de lugar en el hipocampo codifican información espacial en diversas especies y entornos.
Los hallazgos de publican en 'Neuron' de Cell Press. Las células de lugar son neuronas especializadas del hipocampo que ayudan a los animales a orientarse creando patrones de activación que codifican ubicaciones dentro del entorno del animal. Tradicionalmente, se pensaba que estas células se activaban en regiones únicas y compactas del espacio con una forma simétrica estereotípica. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado que, en entornos más grandes, estas células muestran patrones de actividad mucho más complejos e irregulares, y se activan en múltiples ubicaciones con formas y tamaños variados.
El equipo del profesor Burak ha descubierto que un modelo matemático muy simple pero potente explica los patrones de activación irregulares de las células de lugar en entornos grandes. El modelo se basa en el concepto de "procesos gaussianos", una clase de funciones aleatorias que desempeñan un papel importante en diversos fenómenos naturales que van desde la cosmología hasta la oceanografía. En el modelo, las regiones de activación de las células de lugar surgen al marcar regiones del espacio en las que un proceso gaussiano aleatorio cruza un cierto umbral.
Utilizando este modelo simple, los investigadores demostraron que la actividad de las células de lugar en murciélagos y roedores en espacios unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales sigue principios universales. Estos hallazgos implican que estos patrones surgen de entradas en gran medida aleatorias al hipocampo, lo que desafía la idea de que el cerebro depende de una organización precisa para su mapa espacial.
"Nuestros hallazgos sugieren que la aleatoriedad, más que un diseño específico, rige la organización sináptica de las entradas a las neuronas CA1 en el hipocampo", explica Nischal Mainali, estudiante de la Universidad Hebrea y uno de los autores del estudio. Esta perspectiva desafía las suposiciones sostenidas durante mucho tiempo sobre la estructura de los circuitos neuronales y abre nuevas vías para comprender la cognición espacial.
El modelo también realiza predicciones precisas y comprobables sobre la disposición de los campos de activación de las células de lugar y su geometría, que se verificaron al volver a examinar los registros de la actividad de las células de lugar recopilados en experimentos previos con murciélagos, ratones y ratas que navegaban en diversos entornos.
Estos descubrimientos no solo arrojan luz sobre los mecanismos neuronales de la navegación espacial, sino que también proporcionan una base para explorar cómo el cerebro codifica la información.
El profesor Burak explica: "Los patrones de activación aparentemente aleatorios de las células de lugar en entornos grandes forman 'palabras clave' que se asignan de forma única a diferentes posiciones en el espacio. Creemos que el cerebro ajusta las estadísticas de estas palabras clave aleatorias para crear una representación muy eficiente de las posiciones en entornos grandes".