Un equipo de neurocientíficos del MIT y de la Universidad de Vanderbilt ha descubierto que las capas distintivas compuestas de neuronas que cubren la corteza cerebral muestran distintos patrones de actividad eléctrica, que son consistentes en muchas regiones del cerebro y en varias especies animales, incluidos los humanos.
Concretamente han descubierto que en las capas superiores, la actividad neuronal está dominada por ondas gammas, caracterizadas por ser unas oscilaciones muy rápidas. En el caso de las capas más profundas predominan las ondas alfa y beta, que son más lentas. Este descubrimiento tiene mucha importancia ya que, tal y como afirman los investigadores, los desequilibrios en la forma en que estas oscilaciones interactúan entre sí pueden estar involucrados en trastornos cerebrales como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad. Según los resultados del proyecto PANDAH-Plan de Acción, casi el 7% de los niños españoles padece de trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH).
“Se sabe que la actividad neuronal excesivamente sincrónica desempeña un papel en la epilepsia, y ahora sospechamos que diferentes patologías de sincronía pueden contribuir a muchos trastornos cerebrales, incluidos trastornos de percepción, atención, memoria y control motor. En una orquesta, un instrumento tocado fuera de sincronía con el resto puede alterar la coherencia de toda la pieza musical”, afirma Robert Desimone, director del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT y uno de los autores principales del estudio.
CAPAS DE ACTIVIDAD
"La corteza está organizada anatómicamente en seis capas, sin importar si nos fijamos en ratones, humanos o cualquier especie de mamífero, y este patrón está presente en todas las áreas corticales dentro de cada especie", dice Mendoza-Halliday, autor del artículo. "Desafortunadamente, muchos estudios sobre la actividad cerebral han ignorado esas capas, porque cuando se registra la actividad de las neuronas, ha sido difícil entender dónde se encuentran en el contexto de esas capas", añade.
"Ha sido difícil entender dónde se encuentran en el contexto de esas capas"
En este nuevo estudio, los investigadores querían ver si el patrón de oscilación que notaron en la corteza prefrontal también ocurría en otras partes del cerebro y en diferentes especies. Analizaron datos de 14 áreas cerebrales de cuatro mamíferos y también incluyeron datos de tres pacientes humanos con electrodos cerebrales. Para llevar a cabo este proceso, utilizaron un nuevo algoritmo llamado FLIP para identificar de qué capa provenía cada señal, ya que grabar capas individuales había sido difícil antes. Los resultados mostraron el mismo patrón en todas las especies y regiones estudiadas, proporcionando información valiosa sobre el funcionamiento del cerebro.
CONCLUSIONES DEL ESTUDIO
Estos descubrimientos respaldan una idea previa del laboratorio de Miller, profesor de Neurociencia y miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT: el cerebro organiza la información mediante oscilaciones de alta frecuencia para incorporarla a la memoria, mientras que las oscilaciones de baja frecuencia mantienen los procesos cerebrales existentes. Esto permite al cerebro adaptarse a tareas específicas, como cocinar o recordar un número de teléfono. Según esta teoría, los desequilibrios entre las oscilaciones pueden causar problemas como el TDAH, donde las frecuencias altas dominan, o trastornos como la esquizofrenia, donde las frecuencias bajas son demasiado altas, afectando la llegada de información sensorial.
Los investigadores ahora están explorando si medir estas oscilaciones podría ayudar a diagnosticar este tipo de trastornos y también están investigando si reequilibrar las oscilaciones podría alterar el comportamiento, un enfoque que algún día podría usarse para tratar los déficits de atención u otros trastornos neurológicos, dicen los investigadores. “Nuestra esperanza es que con suficientes informes estandarizados, comencemos a ver patrones comunes de actividad en diferentes áreas o funciones que podrían revelar un mecanismo común de cálculo que pueda usarse para resultados motores, visión, memoria y atención. etcétera”, dice Mendoza-Halliday.