Nueva perspectiva sobre cómo el cerebro aprende y adapta el comportamiento

La notable capacidad del cerebro para aprender y adaptarse se origina en su habilidad para modificar las conexiones dentro de sus circuitos neuronales, que se conoce como plasticidad sináptica.

Este fenómeno ocurre cuando se alteran sinapsis específicas para remodelar la actividad neuronal y favorecer el cambio de comportamiento, lo que muestra la asombrosa capacidad de adaptación del cerebro.

A diferencia de la mayoría de los demás tipos de células, las neuronas se definen por sus intrincados pérgolas dendríticas, similares a árboles, que se extienden desde el cuerpo celular y sirven como el sitio principal para recibir señales de otras neuronas a través de entradas sinápticas.

Estas dendritas no son uniformes; están organizadas en compartimentos diferentes con propiedades anatómicas y biofísicas especializadas que probablemente influyen en cómo los distintos patrones de actividad neuronal desencadenan los procesos bioquímicos que subyacen a la plasticidad sináptica.

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Sin embargo, aún se desconoce cómo determina el cerebro qué sinapsis deben modificarse durante el aprendizaje y si las neuronas individuales aplican las mismas reglas de plasticidad de manera uniforme en sus compartimentos dendríticos estructural y funcionalmente distintos.

Para explorar cómo funcionan y se adaptan las sinapsis durante el aprendizaje, William Wright de la Universidad de California en San Diego (EEUU) y su equipo utilizaron imágenes avanzadas para observar sinapsis individuales en la corteza motora de ratones a medida que los animales aprendían nuevas habilidades motoras.

Así, los investigadores entrenaron ratones en una tarea motora conocida por impulsar la plasticidad sináptica en neuronas de la corteza motora de la capa 2/3, observando claros signos conductuales de aprendizaje durante dos semanas.

Su estudio arroja luz sobre cómo el cerebro perfecciona su cableado durante el aprendizaje. Los hallazgos, publicados en 'Science', señala que los diferentes segmentos dendríticos de una misma neurona siguen reglas distintas.

Estos resultados desafían la idea de que las neuronas siguen una única estrategia de aprendizaje y ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo el cerebro aprende y adapta el comportamiento.

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La plasticidad sináptica

Para investigar cómo las sinapsis individuales se adaptan durante este proceso, utilizaron imágenes de dos fotones en vivo con sensores moleculares que rastrearon simultáneamente la entrada sináptica (a través de la liberación de glutamato) y la salida neuronal (a través de la actividad de calcio).

Los autores descubrieron que los patrones de actividad neuronal relacionados con el aprendizaje impulsan la plasticidad sináptica de manera diferente en los compartimentos dendríticos.

En las dendritas apicales, las sinapsis se fortalecieron cuando eran coactivas con vecinas cercanas, lo que sugiere que la plasticidad aquí está gobernada por interacciones locales entre entradas adyacentes.

En cambio, la plasticidad en las dendritas basales se relacionó con la actividad neuronal general, que se fortalecía o debilitaba según la alineación de la actividad sináptica con la activación global del potencial de acción. La supresión de la actividad neuronal perjudicó selectivamente la plasticidad en las dendritas basales, pero no en las apicales.

Con información de Europa Press