Neurones organizan señales para procesar la visión, revela estudio

Un reciente estudio realizado por neurocientíficos del Picower Institute for Learning and Memory en el MIT ha desentrañado las reglas que rigen cómo las neuronas procesan la información visual. A pesar de que el córtex visual primario está diseñado para manejar características básicas de lo que nuestros ojos perciben, no todas las neuronas se activan para procesar estas propiedades. Esto se debe a la complejidad de los inputs que cada neurona recibe a través de miles de conexiones sinápticas, lo que les obliga a decidir si responder a la información visual o a otros estímulos.

El autor principal del estudio, Mriganka Sur, profesor de neurociencia en el Picower Institute y en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, señala que es fundamental entender qué inputs motivan a las neuronas a participar en los cálculos y funciones cerebrales. Las neuronas contribuyen al circuito cerebral al “disparar” un potencial de acción eléctrico.

Investigación detallada sobre la respuesta neuronal

Sur explica que “la configuración de inputs, la organización y el ensamblaje de neuronas que se modulan mutuamente para generar un potencial de acción son la esencia de cómo los circuitos cerebrales procesan información”. En su estudio publicado en iScience, dirigido por el investigador postdoctoral Kyle Jenks, el equipo utilizó técnicas avanzadas de imagenología para observar cómo los cuerpos celulares de las neuronas y sus sinapsis individuales reaccionaban mientras los ratones observaban imágenes en movimiento.

Los investigadores analizaron tanto neuronas sensibles como insensibles a estímulos visuales, lo que les permitió identificar propiedades clave que influyen en la formación y funcionalidad de las sinapsis. “Este trabajo reúne muchos aspectos previamente estudiados por separado y los presenta en un solo documento”, comenta Jenks.

Reglas fundamentales sobre la organización sináptica

En su análisis, se realizaron observaciones significativas sobre 22 neuronas: 11 respondieron al input visual mientras que 11 lo ignoraron. Se establecieron varias reglas clave:

• La distancia desde el soma es crucial: Las respuestas de las espinas individuales estaban más correlacionadas con la actividad del soma cuanto más cerca estaban estas espinas del cuerpo celular.
• Aglomeración local: En neuronas activas ante estímulos visuales, las espinas formaban grupos con respuestas correlacionadas dentro de un radio específico. Sin embargo, fuera de este rango, era menos probable que participaran conjuntamente.
• Dendritas apicales vs. basales: Las dendritas apicales recibieron una variedad más amplia de inputs corticales, mientras que las basales obtuvieron entradas visuales más directas. Curiosamente, las espinas en dendritas apicales eran más responsivas en neuronas activas frente a estímulos visuales.
• Selectividad orientativa: El modelo estadístico utilizado reveló que la selectividad hacia la orientación del estímulo era el factor más determinante para correlacionar la respuesta entre espinas y somas neuronales.

Los hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo se organizan los inputs sinápticos en las neuronas excitatorias del córtex visual en ratones. Según Jenks y Sur, documentar estas reglas proporciona una base valiosa para investigar mutaciones genéticas que afectan cómo se conectan las neuronas y su impacto en la visión.

Además del trabajo de Sur y Jenks, otros coautores del estudio incluyen a Gregg Heller, Katya Tsimring, Kendyll Martin, Asrah Rizvi y Jacque Pak Kan Ip. La investigación recibió apoyo financiero del Instituto Nacional de Salud (NIH), la Iniciativa de Investigación sobre Autismo Simons y la Fundación Freedom Together.