Investigadores del Departamento revelan el paisaje sináptico global de un núcleo “cognitivo” del tálamo
En un estudio publicado en la prestigiosa revista The Journal of Neuroscience, los investigadores del Departamento Diana Casas, Mario Rubio, Lucia Prensa, César Porrero y Francisco Clascá, en colaboración con investigadores de la Universidad de Oxford, han conseguido mapear el patrón sináptico global de un núcleo cognitivo del tálamo. El tálamo es una estructura profunda del cerebro, que actúa como nodo central en las redes neuronales multirregionales que sustentan la percepción, la cognición, el movimiento voluntario y la memoria.
Aunque es habitual conceptualizar al tálamo en su conjunto como una estación de retransmisión de señales hacia la corteza cerebral, hoy se sabe que, en realidad, sólo unos pocos núcleos del tálamo humano se dedican a esa retransmisión simple. Por el contrario, los núcleos “de orden superior” o “cognitivos”, que constituyen la mayor parte del tálamo humano, integran señales convergentes desde distintos puntos de la corteza cerebral y señales subcorticales excitatorias y/o inhibitorias, y envían su resultado de vuelta a la corteza. La lógica de esta computación y su impacto en la función cortical son todavía poco comprendidas.
El trabajo publicado investigó el origen, distribución intranuclear y tamaño de todas las terminales axónicas presentes en un núcleo cognitivo del tálamo. Su principal hallazgo es que, a diferencia del patrón homogéneo de los núcleos de retransmisión simple, el patrón de los núcleos cognitivos es muy heterogéneo, a modo de mosaico. Esto implica que subpoblaciones neuronales del mismo núcleo pueden recibir combinaciones diferentes de señales y producir así computaciones distintas, creando múltiples circuitos paralelos y funcionalmente diferentes.
Determinar los principios básicos del cableado neuronal del cerebro es imprescindible para fundamentar el razonamiento sobre la fisiología y fisiopatología de la percepción, la cognición, el movimiento voluntario y la memoria, así como para el desarrollo de modelos avanzados “in silico” de estos circuitos.
El estudio se desarrolló durante cinco años y se realizó con financiación de la Comisión Europea (Human Brain Project-Programa Horizonte 2020) y del Ministerio de Ciencia e Innovación.
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Casas-Torremocha D, Rubio-Teves M, Hoerder-Suabedissen A, Hayashi S, Prensa L, Molnár Z, Porrero C, Clasca F. (2022) A combinatorial input landscape in the "higher-order relay" posterior thalamic nucleus. Journal of Neuroscience https://www.jneurosci.org/content/early/2022/09/09/JNEUROSCI.0698-22.2022