Mecanismo neuronal adaptativo que favorece un aprendizaje sólido y flexible
La célula candelabro (ChC), un tipo de interneurona, establece microcircuitos corticales para organizar la codificación neuronal a través de la plasticidad sináptica axo-axónica selectiva.
La reorganización de los circuitos neuronales durante el aprendizaje depende de una compleja interacción entre señales excitatorias e inhibitorias en el cerebro, que acompaña a una modificación sináptica muy específica. Se han observado diversos cambios sinápticos que contribuyen a esta interacción a escala de células individuales y circuitos completos. La formación y eliminación observada de espinas dendríticas en neuronas piramidales corticales (PyNs) durante el aprendizaje sugiere que está asociado a cambios en la conectividad neuronal. A nivel de circuito, se sincroniza en una subpoblación de neuronas, lo que resulta en una alta correlación entre los patrones de actividad neuronal y el comportamiento aprendido
Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y del Instituto Max Planck de Neurociencia de Florida (EEUU) han llevado a cabo un estudio que explora el papel de un subgrupo de interneuronas conocidas como células de candelabro (ChC) en la adquisición robusta y flexible de nuevos comportamientos.
Su trabajo desveló un patrón inhibitorio adaptativo de interconexiones en el cerebro que contribuye a la reorganización de los circuitos corticales durante el aprendizaje. Su objetivo era desvelar el papel específico de estas interneuronas en la realización de cálculos corticales, realizando una serie de experimentos con ratones vivos que aprendían a recorrer un laberinto, utilizando técnicas transgénicas.
En general, se sabe que la función principal de las interneuronas es proporcionar tonos inhibitorios en la red. Por ejemplo, cuando las interneuronas se disparan, se reduce la excitabilidad general y se dificulta la inducción de plasticidad sináptica. Sin embargo, definir las funciones de las interneuronas como una inhibición uniforme es simplificar demasiado, y se presume que sus papeles son mucho más especializados cuando se considera una gran diversidad de subtipos.
Los experimentos y análisis realizados por los investigadores arrojaron resultados interesantes. El equipo descubrió que las ChC apoyaban el refinamiento y la reorganización de los circuitos corticales inhibiendo selectivamente el control sobre neuronas piramidales individuales, en lugar de suprimir la actividad colectiva de estas neuronas.
Estos demuestran una lógica adaptativa del motivo del circuito inhibitorio responsable de organizar los cómputos corticales distribuidos. Así pues, las células en candelabro permiten una computación cortical eficiente de forma específica para cada célula diana, lo que pone de relieve la importancia de la diversidad de interneuronas.
El trabajo reunió nuevos y valiosos conocimientos sobre las contribuciones únicas de las ChC genéticamente definidas al aprendizaje adaptativo de nuevos comportamientos. En el futuro, podría allanar el camino para investigaciones centradas en las ChC u otros subgrupos de interneuronas.
