Neurocientíficos de la Universidad de California San Diego (UCSD) han dado un giro inesperado a la comprensión del aprendizaje cerebral. Su estudio, publicado en la revista Science, revela que las neuronas no siguen un único conjunto de reglas para modificar sus conexiones durante el aprendizaje, como se creía, sino que operan con múltiples reglas simultáneamente, dependiendo de la región de la neurona. Este hallazgo, que desafía teorías convencionales, podría transformar desde el diseño de inteligencias artificiales hasta el tratamiento de trastornos neurológicos.
Utilizando técnicas avanzadas de imagen cerebral, los investigadores observaron el comportamiento de sinapsis individuales en la corteza motora de ratones mientras estos aprendían nuevas habilidades motrices. Mediante sensores moleculares, rastrearon la liberación de glutamato (entrada sináptica) y la actividad de calcio (salida neuronal), lo que les permitió analizar cómo las sinapsis se modifican en tiempo real.
“Cuando se habla de plasticidad sináptica, se suele asumir que es uniforme en todo el cerebro”, explica William Wright, investigador postdoctoral de la UCSD y primer autor del estudio. “Nuestra investigación muestra que las sinapsis se ajustan de manera distinta según su ubicación en la neurona”, explicó.
El equipo abordó el “problema de asignación de crédito”, un enigma que busca explicar cómo las sinapsis, con acceso solo a información local, coordinan cambios para generar nuevos comportamientos. Descubrieron que las dendritas, las estructuras receptoras de las neuronas, operan bajo reglas distintas. En las dendritas apicales, las sinapsis se fortalecen cuando están coactivas con vecinas cercanas, lo que sugiere un mecanismo de plasticidad basado en interacciones locales. En cambio, en las dendritas basales, la plasticidad depende de la actividad global de la neurona, con sinapsis que se fortalecen o debilitan en sintonía con el conjunto. Sorprendentemente, al suprimir la actividad neuronal, solo la plasticidad de las dendritas basales se veía afectada, confirmando que cada región sigue su propio “manual”.
“- Este descubrimiento “cambia fundamentalmente cómo entendemos la asignación de crédito en el cerebro”, afirma Takaki Komiyama, coautor del estudio. Los hallazgos no solo redefinen la neurociencia, sino que abren puertas en otros campos. En inteligencia artificial, las redes neuronales, que hoy operan con reglas uniformes, podrían evolucionar hacia sistemas más complejos que imiten esta diversidad de reglas. En salud, el estudio ofrece esperanzas para tratar trastornos como el Alzheimer, el autismo, las adicciones o el estrés postraumático, al entender mejor cómo se forman y modifican los circuitos cerebrales.