Investigadors de la UB identifiquen un nou mecanisme de comportament col·lectiu neuronal autoorganitzat

 

Aquest fenomen pot explicar els mecanismes que originen i caracteritzen lʼactivitat elèctrica espontània dels teixits neuronals, un aspecte de gran rellevància en neurociència. En lʼestudi també sʼapunta que aquest comportament es pot utilitzar per descriure també altres sistemes similars en àmbits molt diferents, com ara la propagació de rumors en les xarxes socials. 

 

El treball, destacat en un altre article de la mateixa revista a l'apartat News and Views, lʼha dut a terme un equip dʼinvestigadors catalans de la UB, encapçalats pels doctors Jaume Casademunt i Jordi Soriano, juntament amb els experts Javier G. Orlandi i Sara Teller. També hi ha col·laborat Enric Álvarez Lacalle, de la UPC Barcelona Tech.

 

Les xarxes neuronals cultivades fora del seu entorn natural són un sistema model relativament senzill que aporta una eina de gran interès per estudiar el comportament col·lectiu de les neurones. Aquests cultius es preparen a partir de neurones en estadis primerencs del seu desenvolupament. Al cap de pocs dies, les neurones han format espontàniament una xarxa de connexions que presenta una rica activitat elèctrica.

 

Aquesta activitat sʼinicia amb lʼemissió aleatòria i descoordinada de les neurones individuals (el que es coneix com a soroll) i evoluciona a un estat dʼactivitat coherent en què totes les neurones sʼactiven de manera simultània seguint un patró que Jaume Casademunt, professor del Departament dʼEstructura i Constituents de Matèria de la UB, qualifica de «sorprenentment harmònic». «Emergeix, així, de manera espontània, un comportament perfectament orquestrat de milers de neurones sense necessitat dʼun director dʼorquestra, és a dir, sense cap element coordinador diferenciat que actuï de líder», afegeix lʼinvestigador.

 

Tal com apunta Jordi Soriano, investigador Ramón y Cajal del mateix Departament de la UB i pioner en lʼexperimentació en cultius neuronals a Catalunya, «aquest fenomen estaria present en tots els teixits neuronals en estats primerencs del seu desenvolupament i pot ser clau a lʼhora dʼestablir les pautes dʼactivitat espontània dels diferents teixits neuronals, un aspecte dʼimportància capital en neurociència».

 

Lʼestudi dʼaquests patrons de comportament ens permet comprendre com estan programades les neurones com a unitats elementals del sistema nerviós, i quines són les forces primàries que en regeixen el comportament. Aquestes forces defineixen la base sobre la qual actuen els diferents agents biològics que controlen el procés de desenvolupament del sistema nerviós en els organismes vius.

 

El fenomen sʼexplica pel que els investigadors catalans han batejat com a focalització del soroll (noise focusing, en anglès). Segons això, es produeix una concentració del soroll en un punt de la xarxa, que no és sempre el mateix i que depèn de la xarxa en el seu conjunt. En aquest punt sʼorigina una ona que es propaga a la resta de la xarxa i fa que es comporti de manera sincronitzada.

 

Lʼorigen físic del fenomen, que es produeix per la combinació de la dinàmica dʼexcitació de les neurones i les propietats estadístiques de les xarxes de connexió, suggereix que també es pot aplicar a lʼestudi dʼaltres fenòmens col·lectius similars en àmbits molt diferents com ara la generació i propagació de rumors en xarxes socials.