El equipo de investigación demuestra capacidades de autoorganización de la corteza en el desarrollo neuronal

Publicado en Comunicaciones de la naturaleza, una colaboración internacional entre investigadores de la Universidad de Minnesota y el Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt investigó cómo surgen patrones altamente organizados de actividad neuronal durante el desarrollo. Descubrieron que la corteza cerebral puede transformar información desorganizada en patrones de actividad altamente organizados, lo que demuestra autoorganización.

«Lo que hace que esta transformación sea tan importante es que parece ocurrir completamente dentro de la propia corteza, lo que indica que el cerebro es capaz de organizar su propia función durante el desarrollo», dijo Gordon Smith, Ph.D., profesor asistente de la U de la Facultad. de Medicina m.

«Esto sugiere que cualquier perturbación en estas interacciones a pequeña escala podría alterar drásticamente la función cerebral, lo que podría afectar la percepción sensorial y posiblemente contribuir a trastornos del desarrollo neurológico como el autismo».

En un sistema autoorganizado, las interacciones a pequeña escala se combinan para generar una organización a gran escala. Combinando teoría y experiencia, el equipo de investigación pudo demostrar que reglas matemáticas similares a las encontradas gobiernan patrones en una amplia gama de sistemas vivos y no vivos, como las manchas de ciertos peces y el espaciado de las dunas de arena. , también guían el desarrollo del cerebro.

«Nuestros resultados sugieren que los patrones de actividad neuronal en la corteza temprana emergen dinámicamente a través de circuitos de retroalimentación que implican un equilibrio entre la activación local y la supresión lateral, lo que confirma una hipótesis teórica del desarrollo del cerebro que se remonta a décadas atrás», dijo Matthias Kaschube, Ph.D., profesor. en el Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt y co-investigador del estudio.

El equipo de investigación utilizó herramientas ópticas recientemente desarrolladas en la U de M para demostrar directamente cómo la estructura a gran escala de las redes cerebrales en desarrollo surge de las propias redes, en lugar de quedar impresa por una fuente externa.

«Al utilizar técnicas ópticas de vanguardia, estos experimentos nos permitieron probar una teoría científica de larga data y demostrar que el cerebro organiza su propia actividad durante el desarrollo temprano», dijo el Dr. Smith, quien también es miembro del Medical Discovery Team. . en imágenes ópticas y ciencias del cerebro.

Las investigaciones en curso están explorando cómo los cambios en estos patrones de actividad neuronal autoorganizada en las primeras etapas del desarrollo impactan la percepción sensorial en etapas posteriores del desarrollo.