Según informó este martes el CSIC, cuando se recuerda algo familiar o se explora una situación nueva, el cerebro no siempre utiliza las mismas rutas de comunicación. Este estudio internacional liderado por Claudio Mirasso en el Ifisc y Santiago Canals en el IN descubrió cómo el cerebro cambia de manera flexible sus vías de comunicación modulando el equilibrio entre dos circuitos inhibitorios fundamentales.

Estos resultados, publicados en la revista ‘PLoS Computational Biology’, mostraron que esta flexibilidad depende del equilibrio entre dos tipos de mecanismos inhibitorios, que regulan cómo interactúan los ritmos lentos (theta) y rápidos (gamma). Gracias a este mecanismo, el cerebro puede seleccionar distintas fuentes de información como, por ejemplo, la procedente de estímulos sensoriales del exterior y la experiencia sensorial almacenada en memoria.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores combinaron modelos computacionales con registros experimentales en el hipocampo, una región del cerebro clave para la memoria y la navegación.

Observaron que, en entornos familiares en los que la experiencia sensorial ya es conocida, las neuronas favorecen un modo de comunicación directo, que facilita la transmisión desde la corteza entorrinal hacia el hipocampo. En este modo se prioriza la reactivación de la memoria ya establecida. En cambio, al enfrentarse a la novedad, el cerebro activa otro modo que integra la reactivación de la memoria con las entradas sensoriales novedosas. En este modo se prioriza la actualización de la memoria.

RITMOS CEREBRALES

Hasta el momento, se consideraba que la fase de los ritmos cerebrales lentos organizaba la amplitud de la actividad más rápida; sin embargo, este estudio demuestra que la relación es bidireccional.

“Este trabajo proporciona una explicación mecanicista de cómo el cerebro cambia de manera flexible los canales de comunicación en función del contexto”, señó el primer autor del estudio, Dimitrios Chalkiadakis, investigador en el Instituto del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos.

“Ajustando el equilibrio entre distintos tipos de inhibición, los circuitos pueden decidir qué entradas priorizar, ya vengan de vías relacionadas con la memoria o de nueva información sensorial”, añadió.

El estudio sugiere que esta forma flexible de coordinación entre ritmos cerebrales podría extenderse a otras funciones cognitivas, como la atención. De hecho, trabajos recientes en humanos muestran patrones compatibles con el modelo computacional.

Esto apunta a un principio general del cerebro: el equilibrio entre circuitos de inhibición resulta clave para dirigir la información en su compleja red de conexiones.

“Nuestros resultados ayudan a unificar visiones contrapuestas sobre cómo interaccionan los ritmos cerebrales de distinta frecuencia”, explicó Mirasso.

De cara al futuro, los investigadores pretenden ampliar su modelo para incluir una mayor diversidad de tipos neuronales y arquitecturas específicas de cada región cerebral. El objetivo es comprender mejor cómo se altera este equilibrio en patologías como la epilepsia, la adicción o la enfermedad de Alzheimer: “Estudiar estas dinámicas a nivel mecanicista podría, en última instancia, inspirar nuevas estrategias de intervención terapéutica”, concluyeron ambos autores.