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Modelo de cerebro in vitro para reproducir funciones complejas

Yamamoto H, Moriya S, Ide K, Hayakawa T, Akima H, Sato S, et al.

Sci Adv 2018; 4: eaau4914

Fecha de publicación de la noticia 10/12/2018 | Fuente Redacción / SINC | Nº de lecturas de la noticia 1.814

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Un equipo científico ha diseñado circuitos neuronales in vitro que reproducen la capacidad de segregación e integración de los circuitos cerebrales y que permiten entender las claves de la reconfiguración dinámica del cerebro, es decir, el reforzamiento o debilitamiento de enlaces mediante un aumento o disminución de la actividad neuronal.
El modelo de cerebro in vitro desarrollado consiste en cuatro módulos interconectados, cada uno de los cuales representa un circuito neuronal especializado (p. ej., en la vista o en el oído). Los cuatro módulos están recubiertos de proteínas adhesivas y nutrientes donde se desarrollan neuronas, que se conectan entre ellas dentro de un módulo y con otras neuronas en módulos lejanos. La neuroingeniería de precisión permite controlar cuántas conexiones pasan de un módulo a otro y, por tanto, permite ajustar el grado de acoplamiento físico entre módulos. En este modelo, los estímulos corresponden a activaciones espontáneas de neuronas.
Utilizando microscopía de fluorescencia de calcio para detectar las activaciones neuronales, se ha observado que el circuito está permanentemente integrado o segregado cuando el número de conexiones entre módulos es demasiado grande o demasiado pequeño. El circuito óptimo sería aquel en el que los cuatro módulos tienen una conectividad justo por debajo de la mínima para integrarse, de forma que los pulsos de actividad neuronal sean suficientes para reforzar puntualmente las conexiones y completar la integración.
Según los autores, el estudio demuestra la importancia de la organización modular para maximizar la flexibilidad de un circuito neuronal e ilustra el potencial de las herramientas in vitro y los modelos biofísicos para avanzar en la comprensión de fenómenos colectivos en un sistema complejo como el cerebro.
Palabras clavecircuitos cerebrales Reconfiguración dinámica CategoriasNeurociencia básica