17 de julio de 2024
Revelan que el cerebro toma microsiestas mientras está activo: qué significa para la neurociencia
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Así lo planteó un estudio publicado en Nature que analizó patrones en grandes volúmenes de datos de ondas cerebrales. Según los autores, los resultados desafían las concepciones fundamentales sobre el sueño y la vigilia
>Científicos revelaron que pequeñas áreas del Los hallazgos, publicados en la revista Nature, son el resultado de una colaboración entre los laboratorios del profesor adjunto de biología Keith Hengen en la Universidad de Washington en St. Louis y el profesor de ingeniería biomolecular David Haussler en la UC Santa Cruz. Los estudiantes de doctorado David Parks (UCSC) y Aidan Schneider (WashU) lideraron la investigación.Durante cuatro años, Parks y Schneider entrenaron una red neuronal para analizar patrones dentro de grandes volúmenes de datos deHaussler destacó la importancia del descubrimiento: “Para nosotros como científicos fue sorprendente descubrir que diferentes partes de nuestro cerebro realmente toman pequeñas siestas cuando el resto del cerebro está despierto”.La investigación utilizó datos de ratones en el Laboratorio Hengen en St. Louis. Los animales, que se comportaban libremente, estaban equipados con un auricular muy ligero que registraba la actividad David Parks lideró el esfuerzo de introducir esta información en una red neuronal artificial, que puede encontrar patrones altamente complejos y diferenciar datos de sueño y vigilia que la observación humana podría haber pasado por alto. Una colaboración con la infraestructura informática académica de la UC San Diego permitió manejar esta cantidad de datos.
“Estamos viendo información con un nivel de detalle sin precedentes”, dijo Haussler. La investigación mostró que incluso con milisegundos de datos, era posible determinar si el cerebro estaba dormido o despierto, lo que sugirió que algo importante está sucediendo a una escala muy rápida.
“Las regiones individuales cambiaron de estado de manera intermitente independientemente del resto del cerebro, y estas breves discontinuidades de estado coincidieron con breves discontinuidades conductuales”, escribieron los científicos en el Hengen inicialmente dudó de los resultados, ya que contradecían sus conceptos básicos de neurociencia. Pidió a Parks que presentara más pruebas. “Esto me planteó el reto de preguntarme: ‘¿Hasta qué punto mis creencias se basan en pruebas y qué pruebas necesitaría para refutarlas?’”, explicó Hengen.El profesor Hengen, por su parte, comentó sobre el impacto de este descubrimiento: “Con herramientas poderosas y nuevos métodos computacionales, hay mucho que ganar si cuestionamos nuestras suposiciones más básicas y revisamos la pregunta ‘¿qué es un estado?’”. Según Hengen, el sueño o la vigilia son los mayores determinantes de nuestro comportamiento, y todo lo demás se deriva de allí..“Recopilamos toda la información que la neurociencia ha utilizado para comprender, definir y analizar el sueño durante el último siglo y nos preguntamos: ‘¿Puede el modelo seguir aprendiendo en estas condiciones?’”, explicó Parks. Esto permitió analizar señales que no se habían comprendido antes.
Los investigadores determinaron que los patrones hiperrápidos de actividad entre unas pocas neuronas eran fundamentales para el sueño. Estas señales no pueden explicarse por las ondas tradicionales y lentas. Los investigadores sugieren que las ondas lentas podrían coordinar los patrones rápidos, pero los patrones rápidos están más cerca de la esencia del sueño.Schneider señaló: “En algunos casos, estos parpadeos podrían estar limitados al área de una sola región cerebral, tal vez incluso más pequeña que eso”. Estos parpadeos sugieren una separación entre el macroestado del cerebro y los patrones rápidos y locales de actividad neuronal. Los investigadores observaron que cuando una región del cerebro parpadea para dormir mientras el resto del cerebro está despierto, el ratón se detiene por un segundo. De manera similar, un parpadeo durante el sueño se refleja en un animal que se mueve.
Los parpadeos no siguen las reglas establecidas del ciclo del sueño y la vigilia, lo que desafía las nociones existentes. “Estamos viendo destellos entre la vigilia y la fase REM, entre la fase REM y la fase no REM; vemos todas estas combinaciones posibles”, dijo Hengen.
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