Ruido sináptico, el bombardeo eléctrico que hace funcionar las neuronas

Las neuronas son células capaces de comunicarse mediante señales eléctricas. Pero este proceso no es tan simple como que una neurona mande una señal a una célula vecina, que la recibe y la transmite. Las neuronas se ven bombardeadas constantemente por cientos o miles de impulsos eléctricos, los cuales deben discriminar para saber si la señal que reciben se trata de verdadera información o simplemente de un “molesto” ruido sináptico.

Las neuronas son capaces de procesar y transmitir señales eléctricas con el fin de comunicarse, pero estas células también pueden generar “accidentalmente” señales eléctricas, debido a procesos azarosos relacionados con las interacciones de los átomos que conforman sus membranas. Y es a la suma de estos impulsos eléctricos espontáneos a lo que se le denomina ruido neural.

Esto toma relevancia cuando se considera que el funcionamiento de las neuronas depende de su capacidad para conectarse con otras neuronas y formar una red, denominada red neural; y que algunas neuronas pueden llegar a generar hasta 100 mil conexiones con otras células nerviosas, explica el doctor Víctor Manuel Rodríguez Molina, investigador del Departamento de Fisiología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Esto implica que una neurona podría recibir hasta 100 mil señales a lo largo de todo su cuerpo. De allí que las neuronas no respondan a una sola señal eléctrica y necesiten de una cierta cantidad de señales que superen el umbral requerido para generar una nueva señal, detalla el investigador.

“Lo que las neuronas hacen es juntar toda la información que les llega en un tiempo determinado e integrarla, sumarla. Con esto generan una nueva señal que viaja a lo largo de la neurona para producir una respuesta. Respuesta que será solamente una y que llegará, junto con otras miles, a una segunda neurona, que deberá integrarla, y así sucesivamente”.

Esto ocasiona que la comunicación correcta entre las neuronas esté determinada por la precisión con que una neurona responde a las señales eléctricas y por el ruido neural, pues investigaciones científicas apuntan a que, en vez de un problema, este ruido es fundamental para el funcionamiento del cerebro.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Víctor Rodríguez, quien dirige diferentes líneas de investigación en electrofisiología, explica cómo se genera el ruido neural y cuál es su papel en el funcionamiento del sistema nervioso.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué se necesita para que una señal eléctrica se transforme en una respuesta?

Víctor Manuel Rodríguez Molina (VMRM): Esa es una pregunta que no se ha podido responder por completo. Pero sabemos que los elementos más importantes, en la comunicación en el sistema nervioso, son la cantidad y el tipo de señales que le llegan a una neurona en un periodo de tiempo.

El tiempo parece ser el factor que determina la integración y las respuestas de las neuronas, de allí surge un concepto, el de precisión de las respuestas neurales.

AIC: ¿Qué quiere decir que una neurona sea muy precisa?

VMRM: Si yo estimulo una neurona en un tiempo cero y responde en un tiempo uno, podremos decir que es muy precisa si cada vez que yo la estimule responde en el mismo tiempo, como si fuera un máquina.

AIC: ¿Cuál es la importancia de la precisión de las neuronas?

VMRM: Las señales de neuronas muy precisas sobreviven a lo largo de la red neuronal y generan respuestas funcionales. En cambio, señales poco precisas, que se generan al tiempo uno, luego al tiempo diez y luego al tres, no sobreviven y no generan una respuesta, podría decirse que no hacen nada.

Pero se ha descubierto que estas señales imprecisas, más que errores son la forma que tiene el cerebro para discriminar las señales que pueden ser útiles de las que no van a ser útiles.

AIC: Entonces, ¿la imprecisión de las neuronas no es un defecto en el sistema nervioso?

VMRM: No. Existen investigadores que, al realizar divulgación de la ciencia, plantean la hipótesis de que el sistema nervioso está lleno de errores, conceptualmente, como propuestas pueden hacerse, pero funcionalmente esto no es así. No es que el sistema nervioso no tenga equivocaciones, claro que puede haber errores de procesamiento y lo vemos en las patologías. Pero el punto es que este tipo de discriminación no genera un error, pues las señales que se están produciendo, aunque no tienen una respuesta directa, pueden contribuir indirectamente a otras respuestas.

Esto tiene un nombre técnico, se le denomina ruido neural o ruido sináptico.

AIC: ¿Qué es, entonces, el ruido neural?

VMRM: Si nosotros introdujéramos un electrodo en el cerebro de un individuo que se encuentra en absoluto reposo, sin hacer absolutamente nada, recibiríamos señales eléctricas. Si analizamos estas señales eléctricas identificaríamos que están conformadas por distintas frecuencias, y a la suma de todas esas frecuencias, en donde no se puede identificar una señal independiente, se le denomina ruido.

El ser humano y todos los animales generamos señales eléctricas 24 horas al día. Nunca hay una ausencia de estas señales, la ausencia viene cuando el sujeto muere.

AIC: ¿Cómo pueden las neuronas comunicarse si están inmersas en todo este ruido?

VMRM: Una analogía que a mí me gusta es la de un estadio en un juego de futbol. Si uno está afuera del estadio, a cierta distancia, escuchará un zumbido, producto de todos los gritos y de todos los sonidos que se están generando dentro. Este es el ruido equivalente a que tuviéramos miles de neuronas, cada una generando sus señales.

Siguiendo con la analogía, cuando en el partido meten un gol, aunque estemos a cierta distancia vamos a oír un repentino GOL. Esto porque todos los sujetos que están en el estadio se sincronizaron, y dieron la misma señal en el mismo tiempo, y aunque yo esté a la lejanía identifico una señal. Eso pasa con las neuronas, está el ruido sináptico y de repente hay una sincronía de un grupo de neuronas que generan una señal y puede viajar hacia otro lugar.

El ruido está de base, pero sobre él puede haber sincronía de señales, de hecho, el ruido es muy importante para esta sincronía.

AIC: ¿Podrían eliminarse estas señales imprecisas, este ruido, en nuestro cerebro?

VMRM: Si no existiera este ruido sináptico, las neuronas no tendrían el ambiente necesario para funcionar. Existe toda una línea de investigación que se encarga de analizar el ruido neural y se sabe perfectamente que muchas funciones neuronales dependen de él. Se han hecho experimentos donde se quita el ruido y las neuronas no funcionan como deberían funcionar en el ambiente natural.

Algunas explicaciones indican que sin estas señales de base, varias señales no alcanzarían el nivel de voltaje necesario para convertirse en respuesta.

Fuente: CONACYT.