Iván HurtadoEl cerebro no siempre utiliza las mismas rutas de comunicación cuando recordamos algo familiar o exploramos una situación nueva. Un estudio internacional coliderado por investigadores del Instituto de Neurociencias —centro mixto de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)— ha demostrado cómo el cerebro cambia de manera flexible sus vías de comunicación modulando el equilibrio entre dos circuitos inhibitorios fundamentales.
Los resultados, publicados en la revista PLoS Computational Biology, muestran que la flexibilidad del cerebro para procesar información depende del ajuste entre dos tipos de mecanismos inhibitorios que regulan la interacción entre los ritmos cerebrales lentos (theta) y rápidos (gamma). Gracias a este mecanismo, el cerebro puede seleccionar distintas fuentes de información, como la procedente de estímulos sensoriales externos o la que proviene de la memoria.
El trabajo ha sido liderado por Santiago Canals, investigador de la UMH en el campus de Sant Joan d’Alacant, y Claudio Mirasso, investigador del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, CSIC–UIB).
Dos modos de funcionamiento del hipocampo
A partir de modelos computacionales y registros experimentales en el hipocampo —región clave para la memoria y la navegación—, los investigadores identificaron dos modos de funcionamiento:
•En entornos familiares, el cerebro prioriza la reactivación de la memoria establecida, favoreciendo un modo de comunicación directo entre la corteza entorrinal y el hipocampo.
•Ante situaciones novedosas, activa un modo que combina recuerdos previos con nuevas entradas sensoriales, facilitando la actualización de la memoria.
“Este trabajo proporciona una explicación mecanicista de cómo el cerebro cambia de manera flexible los canales de comunicación en función del contexto”, explica Dimitrios Chalkiadakis, primer autor del estudio.
Implicaciones más allá de la memoria
El estudio sugiere que esta coordinación flexible entre ritmos cerebrales podría aplicarse también a otras funciones cognitivas, como la atención. De hecho, investigaciones recientes en humanos muestran patrones compatibles con el modelo planteado.
“En lugar de ser puramente local o heredado de regiones anteriores, estos ritmos emergen de la interacción entre entradas externas y dinámicas inhibitorias locales”, añade Mirasso. Según Canals, este doble mecanismo “permite al cerebro optimizar el procesamiento de la información bajo diferentes condiciones”.
Futuras aplicaciones
Los investigadores pretenden ampliar el modelo para incluir una mayor diversidad de tipos neuronales y arquitecturas específicas de cada región cerebral, con el fin de comprender cómo se altera este equilibrio en patologías como la epilepsia, la adicción o el Alzheimer.
El estudio ha contado con la financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través del programa de Proyectos de I+D+i, así como con el apoyo de la Agencia Estatal de Investigación mediante los programas Severo Ochoa y María de Maeztu.
