Acoplamiento eléctrico celular: los campos eléctricos ajustan la función cerebral

resumen: Los científicos propusieron una hipótesis denominada «acoplamiento eléctrico celular» de que los campos eléctricos dentro del cerebro pueden manipular los componentes de las subunidades neuronales, mejorando la estabilidad y la eficiencia de la red. Sugieren que estos dominios permiten que las neuronas sintonicen la red de procesamiento de información hasta el nivel molecular.

En términos relativos, el proceso es similar al de las familias que organizan la configuración de su televisor para una experiencia de visualización perfecta. La teoría, que está abierta a prueba, podría mejorar enormemente nuestra comprensión del funcionamiento interno del cerebro.

Hechos clave:

1. La hipótesis del acoplamiento citoeléctrico sugiere que los campos eléctricos del cerebro pueden ajustar la estabilidad y la eficiencia de la red al influir en los componentes de las subneuronas.
2. La capacidad del cerebro para adaptarse a un mundo cambiante involucra proteínas y moléculas que interactúan con los campos eléctricos generados por las neuronas.
3. Esta nueva teoría, que propone una conexión de nivel microscópico a microscópico en el cerebro, es una hipótesis comprobable que podría revolucionar nuestra comprensión del funcionamiento del cerebro.

fuente: Instituto Piccoer para el Aprendizaje y la Memoria

Para producir sus muchas funciones, incluido el pensamiento, el cerebro opera en muchos niveles. La información, como objetivos o imágenes, está representada por la actividad eléctrica coordinada entre redes de neuronas, mientras que dentro y alrededor de cada neurona, un cóctel de proteínas y otras sustancias químicas llevan a cabo los mecanismos involucrados en la red.

Un nuevo artículo de investigadores del MIT, la Universidad de la Ciudad – Universidad de Londres y la Universidad Johns Hopkins postula que los campos eléctricos de la red influyen en la configuración física de los componentes subcelulares de las neuronas para mejorar la estabilidad y la eficiencia de la red, una hipótesis que los autores llaman «acoplamiento eléctrico celular». «

Earl K dijo: Miller, profesor Picower en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, coautor del artículo en Avances en neurociencia Con el Profesor Asistente Dimitris Pinoutsis del MIT y City University – University of London, y la Profesora Jane Friedman de Johns Hopkins.

«El cerebro se está adaptando a un mundo cambiante», dijo Benoutsis. «Las proteínas y las moléculas también cambian. Pueden tener cargas eléctricas y necesitan ponerse al día con las neuronas que procesan, almacenan y transmiten información mediante señales eléctricas. La interacción con los campos eléctricos de las neuronas parece ser esencial».

Pensar en dominios

El laboratorio de Miller se centra principalmente en estudiar cómo las funciones cognitivas de alto nivel, como la memoria de trabajo, pueden surgir de forma rápida, flexible y fiable a partir de la actividad de millones de neuronas individuales.

Las neuronas pueden dar forma dinámica a los circuitos creando y eliminando conexiones llamadas sinapsis, así como fortaleciendo o debilitando esas conexiones. Pero Miller dijo que esto es solo un «mapa de ruta» alrededor del cual puede fluir la información.

Miller descubrió que los circuitos neuronales específicos que representan colectivamente un pensamiento u otro están coordinados por una actividad rítmica, conocida coloquialmente como «ondas cerebrales» de diferentes frecuencias.

Los ritmos «gamma» rápidos ayudan a transmitir imágenes de nuestra visión (p. ej., una dona), mientras que las ondas «beta» más lentas pueden transmitir pensamientos más profundos sobre esa imagen (p. ej., «demasiadas calorías»).

El laboratorio de Miller ha demostrado que las ráfagas oportunas de estas ondas pueden transportar predicciones y permitir la escritura, retención y lectura de información en la memoria de trabajo. Se atasca cuando la memoria de trabajo también lo hace.

El laboratorio informó evidencia de que el cerebro puede manipular explícitamente los ritmos en ubicaciones físicas específicas para regular aún más las neuronas para la cognición fluida, un concepto llamado «computación espacial».

El trabajo reciente del laboratorio ha demostrado que, si bien la participación de neuronas individuales dentro de las redes puede ser voluble y poco confiable, la información transportada por las redes de las que forman parte está invariablemente representada por los campos eléctricos agregados generados por su actividad colectiva.

Acoplamiento eléctrico celular

En el nuevo estudio, los autores combinaron este modelo de actividad eléctrica rítmica que orquesta redes neuronales con otras líneas de evidencia de que los campos eléctricos pueden influir en las neuronas a nivel molecular.

Los investigadores han estudiado, por ejemplo, el acoplamiento adhesivo, en el que las neuronas influyen en las propiedades eléctricas de las demás a través de la proximidad de sus membranas, en lugar de depender únicamente de los intercambios electroquímicos entre las sinapsis. Esta diafonía eléctrica puede afectar las funciones neuronales, incluido cuándo y si se disparan para transmitir señales eléctricas a otras neuronas en el circuito.

Miller, Benoutsis y Friedman también citan investigaciones que muestran otros efectos eléctricos en las células y sus componentes, incluida la forma en que los campos dirigen el desarrollo neuronal y que los microtúbulos pueden alinearse con ellos.

Si el cerebro transporta información en campos eléctricos y esos campos eléctricos pueden crear neuronas y otros elementos en el cerebro que forman una red, entonces es más probable que el cerebro use esa habilidad. Los autores sugieren que el cerebro puede usar campos para garantizar que la red haga lo que se supone que debe hacer.

Para decirlo (vagamente) en términos de patata, el éxito de la televisión en red no se trata solo de su capacidad para enviar una señal clara a millones de hogares. También son importantes los pequeños detalles, como la forma en que cada hogar organiza la pantalla de TV, el sistema de sonido y los muebles de la sala de estar para maximizar la experiencia.

La presencia de la red tanto en esta metáfora como en el cerebro motiva a los participantes individuales a configurar su infraestructura para participar de manera óptima, dijo Miller.

«El acoplamiento citoeléctrico conecta la información a nivel macroscópico y de mesoescala hasta el nivel microscópico de proteínas que forman la base molecular de la memoria», escribieron los autores en el artículo.

El artículo describe el razonamiento inspirador para el acoplamiento fotovoltaico. «Proporcionamos una hipótesis que cualquiera puede probar», dijo Miller.

Fondos: El apoyo para la investigación provino de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI), la Oficina de Investigación Naval de EE. UU., la Fundación JPB y el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria.

Acerca de estas noticias de investigación en neurociencia

autor: David Orenstein
fuente: Instituto Piccoer para el Aprendizaje y la Memoria
comunicación: David Orenstein – Instituto Picquer para el Aprendizaje y la Memoria
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News

Búsqueda original: acceso abierto.
«Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos esculpen la actividad neuronal y «sintonizan» la infraestructura del cerebroPor Earl K. Miller et al. Avances en neurociencia

un resumen

Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos esculpen la actividad neuronal y «sintonizan» la infraestructura del cerebro

Proponemos y proporcionamos evidencia convergente para la hipótesis del acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos generados por las neuronas son causales hasta el nivel del citoesqueleto.

Esto se puede lograr mediante difusión eléctrica, transporte mecánico e intercambios entre energía eléctrica, potencial y química. El acoplamiento efáptico regula la actividad neuronal, formando grupos neuronales a nivel macro.

Esta información se propaga hasta el nivel de las neuronas, afectando las elevaciones, y desciende hasta el nivel molecular para estabilizar el citoesqueleto, «sintonizándolo» para procesar la información de manera más eficiente.