Neuronas metrónomo: ¿un nuevo tipo de células nerviosas?

Nuevas investigaciones científicas han descubierto un tipo de neurona que actuaría como una especie de reloj o metrónomo, manteniendo al cerebro sincronizado.

Estas células cerebrales, bautizadas con el nombre de neuronas metrónomo, podrían tener un papel fundamental a la hora de coordinar la actividad neural.

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Ondas gamma: ¿las directoras de la orquesta?

Nuestro cerebro es como una gran sala de conciertos. Para poder dirigir y gestionar numerosos y complejos procesos cognitivos, es necesario que varios grupos de neuronas se activen y, como los distintos miembros de un orquesta musical, trabajen en armonía para producir una sinfonía de procesos que nos permiten percibir e interactuar con nuestro entorno.

Pero al igual que ocurre con las orquestas, el cerebro podría necesitar un director para mantener todas sus partes activas y sincronizadas. En este sentido, son varios los neurocientíficos que sostienen que los ritmos gamma, las ondas cerebrales que fluctúan a una frecuencia de aproximadamente 40 ciclos por segundo, podrían desempeñar esta función.

Se cree que estas oscilaciones de las ondas gamma actuarían como una especie de reloj o metrónomo que coordina la transferencia de información de un grupo de neuronas a otro, por lo que parece haber amplia evidencia que sugiere que el rol de las ondas gamma en el procesamiento cognitivo es fundamental.

Durante décadas de investigación en humanos y otros animales, se han encontrado patrones en muchas zonas del cerebro que han sido asociados con una variedad de procesos cognitivos, como la atención o la memoria de trabajo. Algunos estudios incluso han relacionado las alteraciones en estas oscilaciones gamma con diversas enfermedades neurológicas, incluidas la enfermedad de Alzheimer y la esquizofrenia.

Con todo, parece no haber un consenso absoluto. Algunos neurocientíficos creen que el papel que jugarían las ondas gamma no sería tan determinante, y aseguran que estos ritmos podrían correlacionar con la actividad cerebral, pero no proporcionar una contribución significativa a la misma.

Neuronas metrónomo: estudios en ratones

Para investigar si realmente las onda gamma jugaban un papel importante en la coordinación de la actividad neural, los neurocientíficos Moore y Shin de la Universidad de Brown iniciaron su estudio en ratones, descubriendo que un conjunto de neuronas previamente desconocido estaría actuando como un metrónomo.

Estas células recién descubiertas se disparaban rítmicamente a frecuencias gamma (30-55 ciclos por segundo), independientemente de lo que ocurriera en el ambiente exterior, y la probabilidad de que un animal detectara un estímulo sensorial estaba asociada a la capacidad de estas neuronas para manejar el tiempo.

Moore y Shin comenzaron su investigación como una búsqueda general de la actividad cerebral relacionada con la percepción del tacto. Y para hacerlo, implantaron electrodos en un área específica de la corteza somatosensorial del ratón, encargada de procesar las entradas de los sentidos. Después, midieron la actividad neural mientras observaban la capacidad de los roedores para notar sutiles golpecitos en sus bigotes.

Los investigadores se enfocaron en las oscilaciones gamma y decidieron analizar un grupo específico de células cerebrales, denominadas interneuronas de rápida aceleración, porque estudios previos habían sugerido que podrían participar en la generación de estos ritmos rápidos. El análisis reveló que, como ya esperaban, el grado en el que estas células se disparaban a las frecuencias gamma predecía qué tan bien los ratones serían capaces de detectar el contacto con sus bigotes.

Pero cuando los neurocientíficos profundizaron en el estudio, encontrar algo extraño. Y es que esperaban que las células que se activarían en respuesta a un estímulo sensorial, mostrarían los vínculos más fuertes con la precisión perceptiva. Sin embargo, al examinar las células, este vínculo se había debilitado. Entonces, se dieron cuenta de que quizás las células no son sensoriales y actúan como cronometradoras, independientemente de lo que ocurra en el entorno.

Al repetir el análisis solo con las células que no respondían al estímulo sensorial, y el vínculo con la precisión perceptiva se hizo más fuerte. Además de no ser perturbado por el ambiente exterior, este subconjunto específico de neuronas tendía a aumentar regularmente en intervalos de rango gamma, como un metrónomo. Es más, cuanto más rítmicas eran las células, mejores parecían los animales a la hora de detectar los golpecitos de los bigotes. Lo que parecía estar sucediendo, siguiendo con la metáfora inicial de la sala de conciertos, es que cuanto mejor es el director manejando el tiempo, mejor lo hará la orquesta.

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Los relojes del cerebro

Todos hemos oído alguna vez hablar del reloj interno o el reloj biológico. Y es que nuestro cerebro responde al paso del tiempo a través de sistemas fisiológicos que nos permiten vivir en armonía con los ritmos de la naturaleza, como son los ciclos del día y la noche, o el de las estaciones.

El cerebro humano utiliza dos “relojes”. El primero, nuestro reloj interno, que nos permite detectar el paso del tiempo y es esencial para desenvolvernos en nuestro día a día. Con este reloj podemos, por ejemplo, medir el tiempo transcurrido entre dos actividades, saber cuánto tiempo hemos pasado realizando una tarea como conducir o estudiar, ya que de lo contrario este tipo de quehaceres se alargarían de forma indefinida sin que tengamos noción del tiempo que ha pasado.

El segundo reloj podría no solo funcionar de forma paralela al primero, sino que además llegaría a competir con él. Este sistema cerebral estaría albergado dentro del primer reloj, y trabajaría en colaboración con la corteza cerebral para integrar la información temporal. Este mecanismo se ejecutaría, por ejemplo, en los momentos en los que nuestro cuerpo presta atención a cómo ha transcurrido el tiempo.

Tan necesaria es la sensación de tener conciencia del tiempo que ha pasado como el mantener una memoria de lo que hemos hecho durante el proceso. Y es aquí donde entra en juego una estructura cerebral como el hipocampo, encargada de procesos como la inhibición, la memoria a largo plazo o el espacio, además de desempeñar un rol fundamental en el recuerdo del paso de tiempo, según los últimos estudios científicos.

En el futuro será imprescindible seguir desarrollando nuevos tratamientos e investigando la relación de estas estructuras cerebrales y nuestros relojes internos con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y otros tipos de demencia, así como con trastornos mentales y enfermedades cerebrales en las que intervienen procesos de degeneración de la noción del tiempo y el espacio corporal.

Referencias bibliográficas:

• Brown University (2019). Neuroscientists discover neuron type that acts as brain's metronome. Science Daily. Disponible en: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.