Un modelo de conectividad autoorganizado que se comparte en los cerebros de todos los organismos vivos sobre la Tierra y potencialmente también en otros tipos de redes, fue descubierto en un nuevo estudio. Los científicos creen que la conectividad entre neuronas se produce a través de principios universales de creación de redes y autoorganización, en lugar de estar determinada por las características biológicas de cada organismo individual.

Un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature Physics, realizado por físicos y neurocientíficos de las universidades de Chicago, Harvard, Yale y de la Ciudad de Nueva York, en Estados Unidos, describe cómo las neuronas se conectan a través de estrategias universales de desarrollo de redes con organización independiente, sin estar atadas a las condiciones biológicas específicas que caracterizan a cada especie u organismo.

Una columna vertebral compartida

La investigación se basa en el análisis de la conectividad neuronal en una variedad de organismos modelo y podría aplicarse a las redes no biológicas, cuyas interacciones seguirían los mismos principios que en los seres vivos. De acuerdo a una nota de prensa de la Universidad de Chicago, las neuronas forman una intrincada red de conexiones entre sinapsis para comunicarse e interactuar entre sí. Aunque la gran cantidad de conexiones puede parecer aleatoria, las redes de células cerebrales están dominadas en realidad por una pequeña cantidad de conexiones, que son mucho más fuertes que la mayoría y se denominan de “cola pesada”.

Estas conexiones más fuertes conforman la columna vertebral de los circuitos que permiten a los organismos desarrollar múltiples actividades cognitivas y motoras, como pensar, aprender, comunicarse y moverse. Hasta el momento, los científicos no habían podido determinar si este patrón de conexiones más fuertes surge debido a procesos biológicos específicos de los diferentes organismos o especies o, por el contrario, se origina a partir de principios básicos de organización de redes.

Ahora, la nueva investigación indicaría que el segundo camino es el correcto: un mecanismo compartido para la formación de redes neuronales sería el que condiciona y crea la estructura de “colas pesadas”, marcando la base sobre la cual se sustenta la conectividad entre las neuronas. Por encima de ese andamiaje principal, las diferencias entre los organismos marcarían los detalles o los elementos que les permiten desarrollar distintas funciones o capacidades.

Un principio universal de autoorganización

“Para comprender estas conexiones tan fuertes entre neuronas, puedes pensar en una red social: algunas conexiones, como las que tienes con tus mejores amigos y familiares, son mucho más fuertes que la mayoría, y son muy importantes en la red. Los avances en formas particulares de microscopía e imágenes nos permiten ahora descubrir el mecanismo por el cual se unen estas conexiones más intensas”, explicó el científico Christopher Lynn, autor principal del nuevo estudio, en un comunicado de la Universidad de la Ciudad de Nueva York.

El modelo del equipo de investigación liderado por Lynn demostró ser aplicable en todas las especies, mostrando cómo los principios simples y generales de la autoorganización celular pueden conducir a conexiones muy fuertes y redes estrechamente conectadas que existen en el cerebro. Los hallazgos sugieren que la formación de redes neuronales no depende de mecanismos específicos de cada especie, sino que podría estar gobernada por un principio simple y universal de autoorganización. Estas nuevas conclusiones podrían permitir investigar la estructura cerebral en otros animales e incluso podrían ayudar a comprender mejor la función del cerebro humano.

Referencia

Heavy-tailed neuronal connectivity arises from Hebbian self-organization. Christopher W. Lynn et al. Nature Physics (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-023-02332-9