Las capacidades cognitivas avanzadas del cerebro humano a menudo se atribuyen a nuestra neocorteza recientemente evolucionada. La comparación de cerebros humanos y de roedores muestra que la corteza humana es más gruesa, contiene más materia blanca, tiene neuronas más grandes y sus abundantes células piramidales anteriormente llamadas "psíquicas""neuronas tienen más conexiones sinápticas por célula en comparación con los roedores.
Sin embargo, los científicos aún tienen que determinar si existen diferencias importantes a nivel biofísico de los componentes básicos de la neocorteza humana, las neuronas piramidales. ¿Estas células poseen propiedades biofísicas únicas que podrían afectar los cálculos corticales?
Para responder a esta pregunta, un equipo teórico dirigido por el profesor Idan Segev de la Universidad Hebrea de Jerusalén, que trabaja con colegas experimentales en la Vrije Universiteit Amsterdam y el Instituto Cajal en Madrid, construyó modelos 3D detallados de células piramidales de la neocorteza temporal humana.Estos primeros modelos detallados de neuronas humanas se basaron en datos fisiológicos y anatómicos intracelulares in vitro de células humanas.
Para recopilar estos datos, se obtuvo tejido cortical fresco de operaciones cerebrales en un departamento de neurocirugía en Amsterdam, y se obtuvieron datos adicionales de estudios con microscopio óptico en células piramidales de estudios post mortem en el Instituto Cajal en Madrid.
El estudio teórico predijo que las neuronas piramidales de capa 2/3 de la corteza temporal humana tendrían una capacidad de membrana específica que es la mitad del valor "universal" comúnmente aceptado para las membranas biológicas ~ 0.5? F / cm2 vs. ~ 1?F / cm2. Dado que la capacidad de la membrana afecta la rapidez con que una célula puede responder a sus entradas sinápticas, este hallazgo tiene implicaciones importantes para la transmisión de señales dentro y entre las células. La predicción teórica con respecto a la capacidad específica de la membrana se validó experimentalmente mediante mediciones directas.de capacitancia de membrana en neuronas piramidales humanas.
"Esta es la primera evidencia directa de las propiedades eléctricas únicas de las neuronas humanas", dijo el investigador Guy Eyal, estudiante de doctorado en el Departamento de Neurobiología de la Universidad Hebrea. "Nuestro hallazgo muestra que la baja capacidad de membrana mejora significativamente la eficaciadel procesamiento de la señal y la velocidad de comunicación dentro y entre las neuronas corticales en la neocorteza humana, en comparación con los roedores ".
"Los resultados de este trabajo implican que las neuronas corticales humanas son microchips eléctricos eficientes, que compensan el cerebro más grande y las células grandes en los humanos, y procesan la información sensorial de manera más efectiva", dijo el profesor Idan Segev del Departamento de Neurobiología y el Edmondy el Centro Lily Safra de Ciencias del Cerebro de la Universidad Hebrea. "De hecho, el estudio muestra que ya en el nivel de los bloques de construcción individuales del sistema nervioso las células nerviosas, los humanos son distintos en comparación con los roedores. Más investigación debería serrealizado en esta dirección en primates no humanos "
Los investigadores sugieren que las propiedades distintivas de la membrana biofísica de las neuronas piramidales humanas son el resultado de la presión evolutiva para compensar el aumento de tamaño y distancias en el cerebro humano.
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Materiales proporcionado por La Universidad Hebrea de Jerusalén . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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