Recientemente, neurocientíficos estadounidenses de la Universidad de California San Diego (UCSD), descubrieron que las neuronas siguen múltiples reglas en simultáneo durante el proceso de aprendizaje. Esta cuestión contradice la teoría convencional de que el cerebro utiliza un conjunto uniforme de instrucciones para modificar sus conexiones. Los hallazgos se publicaron en Science.
El estudio emplea técnicas avanzadas de imagen cerebral para observar la actividad neuronal en ratones mientras realizaban tareas de aprendizaje, revelando que diferentes regiones de una misma neurona siguen distintas reglas.
En este aspecto, los científicos afirmaron: “Nuestra investigación proporciona una comprensión más clara de cómo las sinapsis se modifican durante el aprendizaje”. Para arribar a los resultados emplearon sensores moleculares que rastreaban simultáneamente la entrada sináptica (mediante la liberación de glutamato) y la salida neuronal (mediante actividad de calcio).
Problema de asignación de crédito
Los autores del trabajo abordaron el llamado “problema de asignación de crédito”, que explica cómo las sinapsis individuales, que solo tienen acceso a información local, pueden colectivamente dar forma a nuevos comportamientos adquiridos.
En este aspecto, descubrieron que los patrones de actividad neuronal relacionados al aprendizaje, impulsan la plasticidad sináptica de manera diferente según la región donde estuvieran las dendritas, los receptores de las neuronas que transmiten el impulso nervioso.
En las dendritas apicales, las sinapsis se fortalecían cuando estaban coactivas con vecinas cercanas, sugiriendo que la plasticidad en esta zona está gobernada por interacciones locales. En contraste, la plasticidad en las dendritas basales estaba vinculada a la respuesta global de la neurona, fortaleciéndose o debilitándose en coordinación con la actividad de las sinapsis.
Al suprimir la actividad neuronal de los ratones, afectaban selectivamente a la plasticidad de las dendritas basales, pero no a las apicales, confirmando los distintos mecanismos en acción dentro de la misma célula.
El hallazgo fue completamente sorpresivo para los investigadores: “Este descubrimiento cambia fundamentalmente la forma en que entendemos cómo el cerebro resuelve el problema de asignación de crédito”.
En tal sentido, la investigación ofrece perspectivas prometedoras para el futuro de la inteligencia artificial y redes neuronales. Mientras que las actuales redes neuronales artificiales funcionan con un conjunto común de reglas, este estudio sugiere nuevas formas de diseñar sistemas avanzados utilizando múltiples reglas en unidades singulares.
En cuanto a la salud, los hallazgos podrían ofrecer nuevas formas de tratar problemas como las adicciones, el trastorno de estrés postraumático, la enfermedad de Alzheimer u otros trastornos del neurodesarrollo como el autismo. A partir de estos resultados, el equipo planea continuar investigando cómo las neuronas logran utilizar diferentes reglas a la vez y qué beneficios concretos les proporciona esta capacidad.
Fuente: SINC.
