Las bases celulares de las oscilaciones neuronales

Mario Treviño, Rafael Gutiérrez


Abstract


Una de las características de los circuitos neuronales es que sus componentes, las neuronas, pueden presentar actividad eléctrica sincrónica y, gracias a ésta, generar actividad oscilatoria. Esta actividad se ha asociado a diversas funciones fisiológicas como el procesamiento de información sensorial, la memoria, el ciclo vigilia-sueño y la conciencia. La actividad oscilatoria de un circuito neuronal está mediada por i) las propiedades intrínsecas de sus células, ii) la arquitectura de sus conexiones y iii) la dinámica de sus interacciones sinápticas. A nivel celular, las señales sinápticas pueden generar oscilaciones subumbrales del potencial de membrana y regular la frecuencia de disparo. Estas oscilaciones modulan la respuesta celular a las entradas sinápticas que ocurren en frecuencias funcionalmente relevantes y que, finalmente, producen los diferentes ritmos cerebrales. A nivel estructural, el conjunto de proyecciones axonales de corto, mediano y largo alcance, permiten que módulos discretos, pero interconectados, oscilen en sincronía a lo largo de amplias regiones cerebrales. En esta revisión, resaltamos la importancia que tienen las interacciones sinápticas, excitadora e inhibidora, en la regulación y mantenimiento de la sincronía del disparo en grupos neuronales. Abordamos también el impacto de la plasticidad de corto y largo plazo de la transmisión GABAérgica en la modulación de las propiedades sinápticas, las oscilaciones neuronales y su participación en la generación de ritmos hiper-sincrónicos, asociados con las descargas epilépticas y las alteraciones que éstas últimas producen en los mecanismos de inhibición sináptica. Por ejemplo, después de una crisis convulsiva generalizada o de inducir un estado de hiperexcitación, las células granulares glutamatérgicas del giro dentado del hipocampo, presentan modificaciones que les permiten sintetizar y liberar GABA, que actúa sobre receptores pre- y postsinápticos. En este escenario, el GABA liberado espontáneamente de las células granulares, inhibe las oscilaciones de ~20 Hz en la zona CA3 del hipocampo. Se ha propuesto que este mecanismo, activado por crisis convulsivas, podría servir para limitar la actividad de la red neuronal en respuesta a incrementos de excitabilidad. De igual forma, su presencia se ha asociado con los efectos deletéreos que tienen las crisis convulsivas sobre el aprendizaje y la consolidación de memoria, particularmente durante la fase post-ictal. Finalmente discutimos el posible papel computacional que las oscilaciones neuronales tienen en la representación de información sensorial.

Keywords


Oscilaciones neuronales; oscilaciones subumbrales; sincronía; redes neuronales; plasticidad GABAérgica

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