La revista Nature Reviews Neuroscience  destaca a "Neural coding: Oscillation help to decode spike patterns", edició en línia que s'avança al seu número de desembre, un treball publicat al Journal of Neuroscience en què han intervingut Timothée Masquelier i Etienne Hugues, investigadors del grup de recerca en Neurociència Computacional del Laboratori de Neurologia del Departament de Ciències de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, grup que dirigieix Gustavo Deco investigador ICREA i coautor del treball conjuntament amb investigadors de la Universitat de Tolosa (França).

Les neurones tenen els seus propis codis de conducta, una freqüència i un tipus de resposta diferent per a cada estímul a través d'impulsos electroquímics. La senyal elèctrica es transmet de neurona a neurona a través de la membrana cel·lular. Determinats valors de potencial elèctric de membrana determinen un potencial d'acció i, alhora, una alliberació de neurotransmissors a l'espai sinàptic entre les neurones, aquesta és la manera com es transmet la comunicació sinàptica intracel·lular al sistema nerviós central.

A nivell cel·lular, les oscil·lacions neuronals depenen de paràmetres biofísics com són el potencial elèctric de membrana i la freqüència de tret dels seus potencials d'acció. El treball que s'ha publicat al The Journal of Neuroscience demostra com l'estudi d'aquestes oscil·lacions poden donar llum al paper funcional que tenen aquests patrons de conducta en el processament de la informació. En l'article es demostra que la manera com es codifica l'impuls nerviós confereix a les neurones una plasticitat de comportament que és temps depenent (STDP, spike timing-dependent plasticity).

Timothée Masquelier, investigador principal de l'estudi, ha manifestat "Tant els estudis teòrics com els experimentals evidencien que la capacitat oscil·latòria facilita la fiabilitat de sincronització entre neurones. Principalment,  hem identificat un patró d'oscil·lació que presenten determinats grups de neurones així com els seus temps de potencial d'acció. Quan aquestes s'activen  són fàcilment detectades per altres neurones les quals són capaces d'aprendre d'aquesta patró oscil·latori i respondre d'acord amb el senyal detectat".

 Aquest descobriment aporta evidències experimentals del paper primordial de l'activitat oscil·latòria al cervell. És una eina que modifica la força en què contacten les neurones entre sí en la sinapsi.  Aquesta plasticitat queda enregistrada com si fos una memòria en el propi codi de comportament i els permet elaborar patrons de resposta similars davant de determinats estímuls.

Mitjançant simulacions per ordinador s'ha posat de manifest que gràcies a aquesta plasticitat temps-depennent la neurona pot detectar i aprendre a respondre selectivament als patrons d'entrada d'un nombre desconegut d'aferents o estímuls i que es produeixen en moments imprevisibles.

L'estudi publicat demostra que les oscil·lacions generen unes senyals temps-depenent capaces de ser descodificades per les neurones que aleshores responent de manera selectiva a les diferents fases de l'ona alhora que aprenent a respondre a aquests patrons específics. Finalment, el treball apunta a que els patrons oscil·latoris podrien tenir un important paper en l'establiment de la memòria a llarg termini al cervell.

Treballs de referència

Masquelier, T., Hugues, E., Deco, G. and Thorpe, S. J. " Oscillations, phase-of-firing coding, and spike timing-dependent plasticity: an efficient learning scheme". J. Neurosci. 29, 13484-13493 (2009).

Monica Hoyos Flight (2009), " Neural coding: Oscillations help to decode spike patterns", Research Highlight,  Nature Reviews Neuroscience 10, 834-835 (December 2009) | doi:10.1038/nrn2766.