2008, Número 1
<< Anterior
TIP Rev Esp Cienc Quim Biol 2008; 11 (1)
Codificación de estados Funcionales en Redes Neuronales Biológicas
Carrillo-Reid L, Bargas J
Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 29
Paginas: 52-59
Archivo PDF: 392.59 Kb.
RESUMEN
Un tema central para las neurociencias consiste en descifrar la forma en la cual las redes neuronales biológicas procesan la información y guardan memorias. En 1949 Donald Hebb propuso que la actividad reverberante de pequeños circuitos neuronales llamados "ensambles" funcionaría como el sustrato sobre el cual se construyen las rutas de la memoria. Sin embargo, para poder almacenar cualquier tipo de información compleja, los ensambles neuronales deberían tener la habilidad de organizarse en jerarquías, es decir, pequeñas subrutinas que componen procedimientos más elaborados. Nuestros experimentos muestran que los circuitos con estas capacidades pueden encontrarse en pequeños pedazos de cerebro aislado
in vitro y estudiarse con detalle. De esta manera, el cerebro como cualquier sistema puede ser entendido y estudiado de acuerdo con sus elementos básicos y sus reglas de composición; permitiéndonos entender desde la forma en la cual nos comunicamos hasta los hábitos que determinan nuestra vida cotidiana. Los hallazgos experimentales aquí descritos podrían sentar las bases para entender tanto los estados cerebrales normales como los patológicos, con lo cual será posible proponer soluciones para distintas enfermedades neurodegenerativas que tienen un gran impacto en la sociedad.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Gross, J. et al. Modulation of long-range neural synchrony reflects temporal limitations of visual attention in humans. Proc Natl Acad Sci USA 101, 13050-5 (2004).
Yoshimura, Y., Dantzker, J.L. & Callaway, E.M. Excitatory cortical neurons form fine-scale functional networks. Nature 433, 868- 73 (2005).
Kiehn, O. & Eken, T. Functional role of plateau potentials in vertebrate motor neurons. Curr Opin Neurobiol 8, 746-52 (1998).
Wilson, C.J. The generation of natural firing patterns in neostriatal neurons. Prog Brain Res; 99, 227-297 (1993).
Vergara, R. et al. Spontaneous voltage oscillations in striatal projection neurons in a rat corticostriatal slice. J Physiol 553, 169-182 (2003).
Carrillo-Reid, L. et al. Encoding network states by striatal cell assemblies. J Neurophysiol 99, 1435-1450 (2008).
Cossart, R., Aronov, D. & Yuste, R. Attractor dynamics of network UP states in the neocortex. Nature 423, 283-288 (2003).
Traub, R.D. et al. Gap junctions between interneuron dendrites can enhance synchrony of gamma oscillations in distributed networks. J Neurosci 21, 9478-86 (2001).
Lewis, D.A., Hashimoto, T. & Volk, D.W. Cortical inhibitory neurons and schizophrenia. Nat Rev Neurosci 6, 312-324 (2005).
Beiser, D.G., Hua, S.E. & Houk, J.C. Network models of the basal ganglia. Curr Opin Neurobiol 7, 185-190 (1997).
Hebb, D.O. The Organization of Behavior, (John Wiley & Sons, New York, 1949).
Tallon-Baudry, C., Bertrand, O. & Fischer, C. Oscillatory synchrony between human extrastriate areas during visual short-term memory maintenance. J Neurosci 21, RC177 (2001).
Schnitzler, A. & Gross, J. Normal and pathological oscillatory communication in the brain. Nat Rev Neurosci 6, 285-96 (2005).
Huyck, C.R. Cell assemblies as an intermediate level model of cognition. In Emerging Neural Architectures based on Neuroscience, (Wermter, S., Austin, J. & Willshaw, O., Springer, 2001).
Berke, J.D., Okatan, M., Skurski, J. & Eichenbaum, H.B. Oscillatory entrainment of striatal neurons in freely moving rats. Neuron 43, 883896 (2004).
Lebedev, M.A., ODoherty, J.E. & Nicolelis, M.A. Decoding of temporal intervals from cortical ensemble activity. J Neurophysiol 99,166-86 (2008).
Plenz, D. & Thiagarajan, T.C. The organizing principles of neuronal avalanches: cell assemblies in the cortex? Trends Neurosci 30, 101110 (2007).
Mao, B.Q., Hamzei-Sichani, F., Aronov, D., Froemke, R.C. & Yuste, R. Dynamics of spontaneous activity in neocortical slices. Neuron 32, 883-898 (2001).
Huber, D. et al. Sparse optical microstimulation in barrel cortex drives learned behaviour in freely moving mice. Nature 451, 61-4 (2008).
Kano, T., Inaba, Y. & Avoli, M. Periodic oscillatory activity in parahippocampal slices maintained in vitro. Neuroscience 130, 1041-53 (2005).
Hounsgaard, J. & Kiehn, O. Calcium spikes and calcium plateaux evoked by differential polarization in dendrites of turtle motoneurones in vitro. J Physiol 468, 245-59 (1993).
Lee, R.H. & Heckman, C.J. Bistability in spinal motoneurons in vivo: systematic variations in persistent inward currents. J Neurophysiol 80, 583-93 (1998).
Nadim, F. & Manor, Y. The role of short-term synaptic dynamics in motor control. Curr Opin Neurobiol 10, 683- 90 (2000).
Bienenstock, E. & Geman, S. Compositionality. In The Handbook of Brain Theory and Neural Networks (ed. Arbib, M.A.) (The MIT Press, Cambridge M.A., 1994).
Hauser, M.D., Chomsky, N. & Fitch, W.T. The faculty of language: what is it, who has it, and how did it evolve? Science 298, 1569-79 (2002).
Pollok, B., Gross, J., Dirks, M., Timmermann, L. & Schnitzler, A. The cerebral oscillatory network of voluntary tremor. J Physiol 554, 871-8 (2004).
Drouot, X. et al. Functional recovery in a primate model of Parkinsons disease following motor cortex stimulation. Neuron 44, 769-78 (2004).
Prinz, A.A., Bucher, D. & Marder, E. Similar network activity from disparate circuit parameters. Nat Neurosci 7, 1345-52 (2004).
Silberberg, G., Wu, C. & Markram, H. Synaptic dynamics control the timing of neuronal excitation in the activated neocortical microcircuit. J Physiol 556, 19-27 (2004).