Tu cerebro siempre está despierto.

Incluso en sus momentos más tranquilos, el cerebro nunca se apaga, por el contrario, mientras está bajo anestesia, durante sueño de ondas lentas, o incluso en medio de la vigilia, la corteza del cerebro mantiene un ciclo de actividad y tranquilidad llamada estado de arriba y abajo. Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos de la Universidad de Brown sondeó profundamente este ciclo, un tanto misterioso, en ratones, para aprender más sobre cómo el cerebro de los mamíferos funciona.

Además de un papel evidente en el mantenimiento de una línea base de la actividad cerebral, el “arriba y abajo” del cerebro cuando una persona practica ciclismo sirve como modelo para otras formas en que se modula la actividad en la corteza, dijo Garrett Neske, estudiante graduado y autor principal. Para estudiar cómo el cerebro mantiene este ciclo, tenían que aprender cómo el cerebro camina en una línea saludable entre la excitación y la inhibición, ya que se esfuerza por ser inactivo pero listo, un poco como un coche en un semáforo.

Es muy importante para regular el equilibrio de la excitación y la inhibición“, dijo el autor principal Barry Connors, profesor de neurociencia en la Universidad Brown. “El exceso de excitación relativa a la inhibición se obtiene en un ataque, muy poco se convierte en estado de coma. Así que si estás despierto y activo y procesando la información, o si estás en una especie de ralentí del estado del cerebro, lo necesitas para mantener ese equilibrio”.

El ciclismo puede parecer simple, pero Neske y Connors encontraron en su investigación, publicada en la revista Journal of Neuroscience, que implica una buena dosis de complejidad. Se centraron en cinco tipos diferentes de células en un área particular de la corteza del ratón y encontraron que los cinco parecen contribuir de forma única a los altibajos.

Específicamente los investigadores, entre ellos Saundra Patrick, investigador asociado de neurociencia y segundo autor, analizaron la actividad de las células piramidales excitatorias y cuatro tipos de interneuronas inhibitorias (PV, SOM, VIP y NPY) en diferentes capas de la “corteza barril”. Esa parte de la corteza es responsable de las sensaciones de procesamiento en la cara, incluyendo los bigotes.

Neske indujo ciclos de arriba y abajo en rodajas de tejido de la corteza barril y midió las propiedades eléctricas de cada tipo celular, su tasa de disparo y las cantidades de excitación e inhibición que recibió de otras neuronas.

La imagen que surgió es que todos los tipos de interneuronas estaban activas. Esto incluyó el subtipo más abundante interneuron (la célula PV fast-spiking), y los diversos subtipos enriquecidos más lentamente (SOM, VIP, NPY). De hecho, de acuerdo con Connors, estas últimas células fueron activadas a niveles similares o superiores a las células excitadoras, contribuyendo con una fuerte inhibición durante el estado “arriba”.

Este tipo de hallazgos se complementaron por otro grupo de investigación en la Universidad de Yale. En ese estudio los científicos observaron una parte diferente de la corteza llamada corteza entorrinal. Allí encontraron que sólo una neurona inhibitoria, PV, parecía no estar haciendo nada en el estado hasta equilibrar la excitación de las neuronas piramidales. Las otras neuronas inhibitorias quedaron prácticamente en silencio. En su estudio, Neske replicó esos resultados.

Tomados en conjunto, los estudios indican que aunque los ciclos de arriba y abajo ocurren en toda la corteza, pueden ser regulados de manera diferente en diferentes partes.

Esto sugiere que la inhibición desempeña diferentes roles en la actividad persistente en estas dos regiones de la corteza y exigen un trabajo más comparativo entre las áreas corticales”, dijo Neske. “No se puede utilizar una región cortical como modelo para todas las funciones de las interneuronas inhibitorias”.

Desde la observación de los diferentes comportamientos de los tipos de neuronas, Neske ha pasado a la manipulación para ver cuál es el papel que cada una de ellas juega. Utilizando la técnica de la optogenética, en la que el disparo de diferentes tipos de neuronas se puede activar o suprimir con pulsos de luz de colores, Neske está experimentando con diferentes interneuronas para ver cómo su abstención forzada afecta el ciclo de arriba abajo.