Científicos de la Universidad Hebrea de
Jerusalem presentan la primera evidencia directa de que las neuronas
neocorticales humanas tienen propiedades únicas de membrana que mejoran el
procesamiento de la señal.
Las capacidades cognitivas avanzadas del
cerebro humano se atribuyen a menudo a nuestro neocórtex evolucionado
recientemente. La comparación de los cerebros humanos y de roedores muestra que
la corteza humana es más gruesa, contiene más materia blanca, tiene neuronas
más grandes y sus abundantes células piramidales tienen más conexiones
sinápticas por célula en comparación con los roedores.
Sin embargo, los científicos todavía tienen
que determinar si hay diferencias importantes en el nivel biofísico de los
bloques básicos de construcción del neocórtex humano, las neuronas piramidales.
Cómo respuesta a esta incógnita, un equipo teórico dirigido por el profesor
Idan Segev de la Universidad Hebrea de Jerusalem, que trabajó con colegas
experimentales en Vrije Universiteit Amsterdam e Instituto Cajal en Madrid,
construyó modelos 3D detallados de células piramidales del neocórtex temporal
humano. Estos primeros modelos detallados de neuronas humanas se basaron en
datos intracelulares y anatómicos in vitro de células humanas.
El estudio teórico predijo que las neuronas
piramidales de la capa 2/3 de la corteza temporal humana tendrían una
capacitancia específica de la membrana que es la mitad del valor
«universal» comúnmente aceptado para las membranas biológicas. Dado
que la capacidad de la membrana afecta la rapidez con que una célula puede
responder a sus entradas sinápticas, este hallazgo tiene implicaciones
importantes para la transmisión de señales dentro y entre las células. La
predicción teórica sobre la capacitancia de la membrana específica se validó
experimentalmente mediante mediciones directas de la capacidad de la membrana
en las neuronas piramidales humanas.
«Esta es la primera evidencia directa
de las propiedades eléctricas únicas de las neuronas humanas», dijo el
investigador Guy Eyal, un estudiante del Departamento de Neurobiología de la
Universidad Hebrea. «Nuestro hallazgo demuestra que la baja capacitancia
de la membrana mejora significativamente la eficacia del procesamiento de la
señal y la velocidad de comunicación dentro y entre las neuronas corticales en
el neocórtex humano, en comparación con los roedores», explicó.
«Los resultados de este trabajo implican
que las neuronas corticales humanas son microchips eléctricos eficientes,
compensando el cerebro más grande y las células grandes en los seres humanos, y
el procesamiento de información sensorial de manera más eficaz», dijo el
Profesor Idan Segev del Departamento de Neurobiología y el Edmond y Lily Safra
Centro de Ciencias del Cerebro en la Universidad Hebrea. “El estudio muestra
que a nivel de los bloques de construcción individuales del sistema nervioso
(las células nerviosas), los seres humanos son distintos en comparación con los
roedores. Se debe realizar más investigaciones en esta dirección sobre los
primates no humanos», manifestó.
Los investigadores sugieren que las
propiedades biofísicas distintivas de la membrana de las neuronas piramidales
humanas son el resultado de la presión evolutiva para compensar el aumento de
tamaño y distancias en el cerebro humano.
La investigación aparece en la revista
eLife revisada por pares. Las instituciones participantes incluyen la
Universidad Hebrea de Jerusalem, Israel; VU University Amsterdam, Países Bajos;
Instituto Cajal, España; Y la Universidad Politécnica de Madrid, España.
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