Itongadol.- Científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalem presentan la primera evidencia directa de que las neuronas neocorticales humanas tienen propiedades únicas de membrana que mejoran el procesamiento de la señal.
Las capacidades cognitivas avanzadas del cerebro humano se atribuyen a menudo a nuestro neocórtex evolucionado recientemente. La comparación de los cerebros humanos y de roedores muestra que la corteza humana es más gruesa, contiene más materia blanca, tiene neuronas más grandes y sus abundantes células piramidales tienen más conexiones sinápticas por célula en comparación con los roedores.
Sin embargo, los científicos todavía tienen que determinar si hay diferencias importantes en el nivel biofísico de los bloques básicos de construcción del neocórtex humano, las neuronas piramidales. Cómo respuesta a esta incógnita, un equipo teórico dirigido por el profesor Idan Segev de la Universidad Hebrea de Jerusalem, que trabajó con colegas experimentales en Vrije Universiteit Amsterdam e Instituto Cajal en Madrid, construyó modelos 3D detallados de células piramidales del neocórtex temporal humano. Estos primeros modelos detallados de neuronas humanas se basaron en datos intracelulares y anatómicos in vitro de células humanas.
El estudio teórico predijo que las neuronas piramidales de la capa 2/3 de la corteza temporal humana tendrían una capacitancia específica de la membrana que es la mitad del valor "universal" comúnmente aceptado para las membranas biológicas. Dado que la capacidad de la membrana afecta la rapidez con que una célula puede responder a sus entradas sinápticas, este hallazgo tiene implicaciones importantes para la transmisión de señales dentro y entre las células. La predicción teórica sobre la capacitancia de la membrana específica se validó experimentalmente mediante mediciones directas de la capacidad de la membrana en las neuronas piramidales humanas.
"Esta es la primera evidencia directa de las propiedades eléctricas únicas de las neuronas humanas", dijo el investigador Guy Eyal, un estudiante del Departamento de Neurobiología de la Universidad Hebrea. "Nuestro hallazgo demuestra que la baja capacitancia de la membrana mejora significativamente la eficacia del procesamiento de la señal y la velocidad de comunicación dentro y entre las neuronas corticales en el neocórtex humano, en comparación con los roedores", explicó.
"Los resultados de este trabajo implican que las neuronas corticales humanas son microchips eléctricos eficientes, compensando el cerebro más grande y las células grandes en los seres humanos, y el procesamiento de información sensorial de manera más eficaz", dijo el Profesor Idan Segev del Departamento de Neurobiología y el Edmond y Lily Safra Centro de Ciencias del Cerebro en la Universidad Hebrea. “El estudio muestra que a nivel de los bloques de construcción individuales del sistema nervioso (las células nerviosas), los seres humanos son distintos en comparación con los roedores. Se debe realizar más investigaciones en esta dirección sobre los primates no humanos", manifestó.
Los investigadores sugieren que las propiedades biofísicas distintivas de la membrana de las neuronas piramidales humanas son el resultado de la presión evolutiva para compensar el aumento de tamaño y distancias en el cerebro humano.
La investigación aparece en la revista eLife revisada por pares. Las instituciones participantes incluyen la Universidad Hebrea de Jerusalem, Israel; VU University Amsterdam, Países Bajos; Instituto Cajal, España; Y la Universidad Politécnica de Madrid, España.