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Cómo el cerebro interpreta los impulsos eléctricos enviados por las neuronas

La Universidad de California, neurobiólogos de San Diego ha destapado las pruebas que vierten la luz en el prolongado misterio de cómo el cerebro tiene sentido de la información contenida en los impulsos eléctricos enviados a él por millones de neuronas de la carrocería.

En un papel publicado esta semana en la versión en línea temprana de la naturaleza del gorrón, las personas del UCSD llevadas por Máximo Scanziani explican cómo las neuronas, o las células nerviosas, en la información de la clase del cerebro fuera antes de decidir a cómo responder. El papel aparecerá en una aplicación próxima de la huella la naturaleza.

La luz, el sonido y los olores, por ejemplo, son transformados por nuestros órganos sensoriales en una clave hecha de la serie de impulsos eléctricos que viajen a lo largo de las neuronas de la carrocería al cerebro. La información sobre el inicio y la intensidad de un estímulo probablemente es enviada al cerebro por la sincronización y la frecuencia de estos impulsos eléctricos. Cómo la información clasificación por el cerebro ha sido un no se sabe. El grupo descubrió que diversas neuronas en el cerebro están dedicadas para responder a las porciones específicas de la información.

“Nuestro trabajo muestra que eso que descifra la cantidad de información enorme que se transporta al cerebro en cualquier tiempo-punto es una cuestión de división del trabajo entre las neuronas especializadas,” explica Scanziani, profesor adjunto de la biología. “Cada neurona ' escoge literalmente' el tipo información que se supone tramitar, de que es competente para. Mucho como cada músico en una orquesta lee solamente esa parte de la muesca de una sinfonía que fue escrita para su propio instrumento.”

Porque necesitaron ver y registrar impulsos eléctricos de las células nerviosas individuales, los investigadores utilizaron las rebanadas de cerebro de la rata, que cuando están bañadas en una solución apropiada se pueden mantener activas bajo un microscopio. Para imitar la información entrante, al primer autor en el papel, Frédéric Pouille, becario postdoctoral en el laboratorio de Scanziani, con tal que un estímulo-análogo eléctrico a la muesca en Scanziani analogía-y después vigilada que la célula nerviosa leyó qué parte de la información. Pouille y Scanziani encontraron algunas células nerviosas que eran solamente responsivas al primer impulso que llegó, mientras que otras células nerviosas respondieron solamente a los impulsos eléctricos múltiples que llegaban ciertas frecuencias.

“Mientras que algunas neuronas respondieron solamente al inicio de cada empaquetar de la información, que, es decir los medios: Ey, algo acaba de llegar, otras neuronas observadas real en el empaquetar y jugaron las notas,” dice Scanziani.

Cada uno de estas neuronas especializadas del cerebro tiene una estructura de muchas ramas donde muchas neuronas que llevan la información sensorial pueden formar conexiones. En todo momento, cada uno de estas neuronas especializadas del cerebro pudo recibir mensajes múltiples de fuentes múltiples, pero está respondiendo solamente selectivamente a cierta información sobre la sincronización o la frecuencia de los impulsos que está recibiendo.

¿Por qué es la sincronización de la información tan importante? La información visual, táctil y auditiva necesita ser sincronizada. Si no era, después uno pudo, por ejemplo, percibir que alguien los labios se mueven antes de oír las palabras el estar hablar-como una película no nativa malo aparada.

El cerebro también necesita saber intenso es un estímulo porque la intensidad influenciará qué medidas necesitan ser tomadas. Por ejemplo, una zapata incómoda llegará a ser cada vez más difícil de ignorar mientras que su pie desarrolla una ampolla. Pues la ampolla se convierte, el intervalo entre los impulsos eléctricos subsiguientes que llegan el cerebro disminuiría; es decir su frecuencia aumentaría. Scanziani especula que pudo incluso haber una “neurona de la alarma” en el cerebro que responde a los impulsos eléctricos de alta frecuencia accionando la reacción apropiada del músculo para escape el estímulo.

“Este estudio avance nuestra comprensión de cómo el cerebro lee una clave hecha de impulsos eléctricos idénticos, para producir una opinión coherente del mundo,” él dice. “Descifrar el lenguaje del cerebro nos ayudará a entender la base neuronal para la sensación y la cognición y sus desordenes asociados.”

En su papel, los investigadores del UCSD también determinan una cadena de los mecanismos fisiológicos que trabajan en concierto para permitir que estas neuronas del cerebro respondan selectivamente a una configuración específica de impulsos eléctricos entrantes. La comunicación a través de las conexiones entre las neuronas es generalmente química bastante que eléctrica. Los investigadores encontraron que las diferencias de la manera las neuronas individuales del cerebro liberadas y respondidas a estas substancias químicas podrían explicar sus reacciones que diferían a la información entrante.

Los experimentos de Scanziani y de Pouille se centraron en la región del hipocampo-uno del cerebro sabido para ser importantes en el aprendizaje en memoria. Pero creen que otras regiones del cerebro pueden también utilizar los mismos principios para clasificación la información. Sin embargo, los investigadores señalan que las rebanadas del cerebro son un sistema simplificado, y más investigación es necesaria antes de que entiendan los detalles más finos de esta clasificación.

“Ésta es solamente parte del retrato,” las cautelas Scanziani. “No estamos observando a la orquesta entera, quizá solamente los violines y los oboes. Pero abajo de la línea proyectamos observar otras clases de las células nerviosas.”

El estudio de la investigación fue iniciado cuando Scanziani era profesor adjunto en el instituto de investigación del cerebro de la universidad de Zurich. El trabajo fue soportado por los institutos de la salud nacionales y el National Science Foundation suizo.