Tu cerebro es una máquina de cálculo más poderosa de lo esperado: científicos encuentran una señal cerebral nunca antes vista que lo insinúa

Una forma de mensajería celular nunca antes descubierta podría indicar que nuestros cerebros son máquinas de cálculo todavía más potentes de lo pensado. Así lo refleja un estudio publicado en la revista Science y firmado por neurólogos de institutos de investigación de Grecia y Alemania. 

El descubrimiento, que recogeScience Alert, arroja un tipo de señal nunca antes vista en el cerebro humano. Concretamente, es un mecanismo en las células corticales externas del cerebro que produce una nueva señal graduada por sí sola, con capacidad de proporcionar a las neuronas individuales otra forma de llevar a cabo sus funciones lógicas.

Los científicos midieron la actividad eléctrica del cerebro en secciones de tejido extraídas durante la cirugía en pacientes epilépticos y analizaron la estructura a través de una técnica de microscopía fluorescente. Su sorprendente hallazgo desveló que las células individuales de la corteza usaban no solo los iones de sodio habituales para "disparar", sino también calcio.

Los iones cargados positivamente iniciaron unas ondas de voltaje jamás detectadas anteriormente, y conocidas como potenciales de acción dendríticos mediados por calcio, cuya abreviatura es dCaAP.

Dendritas, donde reside el poder computacional de las neuronas

A algunos niveles, cerebros y ordenadores son capaces de realizar tareas como el cálculo de una forma muy parecida. Por ejemplo, ambos utilizan la potencia de un voltaje eléctrico para realizar diversas operaciones. 

En los ordenadores tiene la forma de un flujo de electrones simple a través de intersecciones llamadas transistores y en las neuronas, esta señal se llama potencial de acción y es una onda canales de apertura y cierre que intercambian partículas cargadas como sodio, cloruro y potasio. 

Mientras que las computadoras emplean transistores, las neuronas realizan una gestión química de estos mensajes al final de las ramas llamadas dendritas, donde reside el poder computacional de las neuronas individuales. 

Según explican desde Psiquiatría.com, las dendritas son "ramificaciones en forma de árboles que nacen del cuerpo de la neurona". Se trata de la parte receptora con la que las terminaciones sinápticas establecen contactos, o dicho de otro modo, pueden considerarse los semáforos del sistema nervioso. 

Las capas que los investigadores estudiaron son las que se encuentran en la corteza cerebral, la sección exterior densa y arrugada del sistema nervioso central humano. La segunda y tercera capas más profundas son especialmente gruesas, repletas de ramas que llevan a cabo funciones de alto orden que asociamos con la sensación, el pensamiento y el control motor.

Las células de estas capas fueron conectadas a un dispositivo conocido como pinza de parche somatodendrítica, que forma parte de la técnica de fijación en parche de membrana o patch clamp para enviar potenciales activos hacia arriba y hacia abajo de cada neurona, registrando las señales de este tipo de células. 

El momento eureka se produjo cuando se observó por primera vez estos potenciales de acción dendríticos. Los resultados se verificaron dos veces en muestras tomadas de tumores cerebrales para asegurarse de que el hallazgo no fuese exclusivo de personas epilépticas. Además, descubrieron que está mediado por el calcio. 

El descubrimiento más impactante fue encontrar una nueva herramienta lógica comprimida en una sola célula nerviosa. Y es que estas neuronas individuales tiene capacidad de actuar como intersecciones OR "exclusivas" (XOR), que solo permiten una señal cuando otra señal se clasifica de una manera particular. Hasta ahora, se creía que esta operación requería una solución en red.

Mejores ordenadores inspirados en el cerebro

Estudiar el comportamiento individual de las células también puede conducir a nuevas formas de conectar transistores en red y dar como resultado máquinas más potentes. La propia tecnología puede buscar inspiración en el sistema nervioso central para desarrollar un mejor hardware. 

Los siguientes pasos del equipo abarcarán profundizar en el estudio de cómo se comportan las dCaAP en neuronas enteras y en un sistema vivo, además de buscar réplicas en el reino animal.