Publicación científica: Thalamic control of sensory processing and spindles in a biophysical somatosensory thalamoreticular circuit model of wakefulness and sleep. Iavarone y cols., Cell Reports, 2023
En colaboración con investigadores del Blue Brain Project de la École Polytechnique Fedérale de Lausanne (EPFL, Lausana, Suiza), los profesores Maria García-Amado y Francisco Clascá han publicado un artículo de investigación en la prestigiosa revista Cell Reports. El trabajo presenta el primer modelo biofísico biológicamente exacto de los circuitos recíprocos entre un núcleo talámico (VP) y el núcleo reticular (TRN). Estos circuitos juegan un papel clave en la activación de la corteza cerebral, la atención selectiva, la cognición y diversos mecanismos del sueño, así como en trastornos patológicos de estos procesos.
El modelo ha sido desarrollado a lo largo de 8 años por un equipo multidisciplinar formado por más de 40 biólogos, matemáticos, físicos e ingenieros informáticos. Integra compartimentalmente los parámetros morfoeléctricos de más de 14.000 neuronas, que están conectadas por más de 6 millones de sinapsis.
Un aspecto clave del modelo es que recrea con exactitud la conectividad biológica entre las neuronas, obtenida a partir de reconstrucciones de axones y botones sinápticos de neuronas marcadas y reconstruidas individualmente. El nivel de exactitud del modelo es tal que reproduce fielmente complejos fenómenos electrofisiológicos observados en el tejido cerebral vivo. Sirve así como herramienta para investigar “in silico” de manera controlada y cuantitativa las relaciones causales entre los distintos elementos del sistema tálamo-reticular en procesos como, por ejemplo, el establecimiento de frecuencias selectivas de las respuestas talámicas en diferentes estados cerebrales, normales y patológicos.
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112200
El modelo corre en el superordenador BlueBrain de la EPFL, pero es de acceso abierto. Pueden verse visualizaciones animadas en: https://bbp.epfl.ch/nexus/web/studios/public/thalamus/studios/e9ceee28-b2c2-4c4d-bff9-d16f43c3eb0f?workspaceId=https%3A%2F%2Fbbp.epfl.ch%2Fneurosciencegraph%2Fdata%2F52e9c443-534b-4b2f-bd6a-ad340ae10d00&dashboardId=https%3A%2F%2Fbbp.epfl.ch%2Fneurosciencegraph%2Fdata%2Fcaea33ce-2333-40af-a9cb-3149077f1ec9
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Iavarone E, Simko J, Shi Y, Bertschy M, García-Amado M, Litvak P, Kaufmann AK, O'Reilly C, Amsalem O, Abdellah M, Chevtchenko G, Coste B, Courcol JD, Ecker A, Favreau C, Fleury AC, Van Geit W, Gevaert M, Guerrero NR, Herttuainen J, Ivaska G, Kerrien S, King JG, Kumbhar P, Lurie P, Magkanaris I, Muddapu VR, Nair J, Pereira FL, Perin R, Petitjean F, Ranjan R, Reimann M, Soltuzu L, Sy MF, Tuncel MA, Ulbrich A, Wolf M, Clascá F, Markram H, Hill SL. (2023) Thalamic control of sensory processing and spindles in a biophysical somatosensory thalamoreticular circuit model of wakefulness and sleep. Cell Reports, 42(3):112200. doi: 10.1016/j.celrep.2023.112200.