Ciencia España , Salamanca, Martes, 05 de octubre de 2010 a las 14:29

El Incyl investiga las neuronas que permiten distinguir sonidos novedosos

El análisis de los mecanismos biológicos de este proceso puede tener aplicaciones más generales, como el diseño de sistemas de seguridad

José Pichel Andrés/DICYT Un equipo del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (Incyl), con sede en Salamanca, estudia un tipo de neuronas que permiten que el cerebro distinga los sonidos novedosos de los habituales, cumpliendo así una importante labor de supervivencia tanto para animales como para humanos, ya que gracias a este mecanismo una persona puede reaccionar, por ejemplo, ante el pitido de un coche en una situación de intenso ruido de fondo debido al tráfico. El investigador Manuel Sánchez Malmierca participó hace años en la identificación de estas células, denominadas neuronas novelty, y ahora profundiza en su conocimiento gracias a un proyecto europeo en el que también participan científicos de Barcelona, Finlandia e Israel.

 

“Trabajamos en el estudio de las características básicas del sistema nervioso auditivo, la parte del cerebro que se dedica a la decodificación de los sonidos”, explica. En este contexto, las neuronas novelty permiten una “adaptación específica a estímulos”, señala. “Para que el sistema nervioso sea eficiente y preste atención sólo a los sonidos importantes, estas células se habitúan a los sonidos frecuentes, de manera que podamos detectar mucho mejor los novedosos”, explica.

 

El equipo de Israel y el de Salamanca trabajan con modelos animales. Los primeros estudian la corteza cerebral, mientras que el grupo de Malmierca analiza dos núcleos subcorticales, el colículo inferior y el tálamo auditivo. “Son los núcleos donde la información se prepara para ser procesada en la corteza”, comenta el investigador, “es como hacer la digestión, antes de que llegue la comida al estómago, la masticamos”, compara. De la misma forma, “la corteza es el lugar más importante, pero funciona gracias a los análisis previos”, en una especie de jerarquía de procesamiento.

 

En realidad, el sistema auditivo presenta una gran complejidad, “no es una cadena”, puesto que el colículo inferior integra muchos análisis, así que el procesamiento del sonido se realiza más en paralelo más que en serie, pero finalmente llega a la corteza cerebral.

 

Por su parte, los científicos de Barcelona y de Finlandia realizan ensayos con humanos, algo que el equipo que dirige Malmierca no hace porque sus técnicas son más invasivas. De hecho, el proyecto europeo se enfoca al desarrollo de nuevas técnicas para investigar el sistema nervioso, no sólo por la importancia que tiene en sí mismo. “El objetivo es analizar las neuronas novelty para crear modelos matemáticos que se puedan aplicar no sólo al estudio del sistema nervioso”, apunta el investigador, sino a modelos más generales que permitan, por ejemplo, diseñar sistemas inteligentes que detecten situaciones novedosas o extrañas.

 

Los ejemplos son muy variados. Podría aplicarse a un hipotético sistema de seguridad en un espacio público, como un aeropuerto, que se base en una serie de cámaras que distingan comportamientos rutinarios de las personas de otros movimientos extraños o novedosos que puedan resultar un peligro. La misma idea puede servir en una residencia de ancianos para ver si una alteración en la rutina diaria de una persona puede deberse a una caída o un despiste.

 

Implicaciones generales

 

En definitiva, se trata de poder desarrollar tecnologías a partir de mecanismos biológicos muy básicos, en este caso, a partir del funcionamiento del cerebro. “Las implicaciones que tiene son mucho más generales de lo que pensábamos al principio”, comenta el científico.

 

Este tipo de neuronas también existen en otros sistemas del organismo, pero “el sistema auditivo es ideal para estudiarlas debido a la organización funcional que tiene”, indica Malmierca.Sin embargo, tampoco es desdeñable el conocimiento que puede aportar para la salud humana, puesto que este procesamiento que distingue sonidos puede estar relacionado con el síndrome de hiperactividad y puede servir también para realizar diagnósticos precoces sobre deficiencias auditivias en bebés.

 

Pioneros en el estudio del colículo inferior 
 

El grupo del Incyl trabaja en modelos animales, concretamente, con ratas. Los científicos realizan registros colocando un electrodo en el cerebro, en el colículo inferior o en el tálamo. “Los estimulamos con sonidos y vemos la actividad de las neuronas en respuesta a los estímulos”, señala Malmierca. Después, “tenemos una serie de programas informáticos para analizar los resultados”.

 

También enfrían la corteza cerebral para ver cómo funcionan las neuronas de forma independiente. “Al bajar la temperatura, una parte del cerebro se inactiva, así que podemos manejar la activación y desactivación para ver cómo las neuronas están sometidas o no a un control cortical”, indica.

 

Por otra parte, utilizan la microiontoforesis, técnica que consiste en aplicar a las neuronas sustancias que bloquean distintos neurotransmisores, principalmente inhibitorios. Esto es importante para la investigación porque las neuronas novelty se habitúan a un sonido porque un neurotransmisor las inhibe y se desinhiben ante los sonidos nuevos.

 

Se trata de técnicas con las que trabajan también otros laboratorios, aunque muy pocos en todo el mundo, y “nosotros somos pioneros en aplicarlas al colículo inferior”, señala Malmierca.