Neuronal Noise

Acaba de salir un interesante libro publicado por la editorial Springer, llamado "Neuronal Noise" y cuyos autores son Alain Destexhe y Michelle Rudolph-Lilith. Ambos son investigadores del CNRS francés, en concreto de la Unidad de Neurociencia, Información y Complejidad de París.

Quizá el aspecto más llamativo de la actividad cortical sea su extremada irregularidad, lo cual contrasta con nuestros sistemas electrónicos basados en chips de silicio. Dada le enorme conectividad sináptica cortical y dado que las neuronas del neocórtex se activan espontáneamente entre los 5 y 20 Hz, no es de extrañar que se produzcan fluctuaciones intensas que, con cierta liberalidad terminológica, los autores denominan "ruido". ¿Cómo se pueden obtener modelos que reflejen las principales propiedades del ruido sináptico? Destexhe y colaboradores introdujeron un modelo estocástico simplificado, llamado el modelo de puntos de conductancia. En este modelo pueden cambiarse las conductancias de manera independiente.

Usando un modelo de Hodgkin-Huxley y modelando el ruido como un proceso estocástico efectivo, los autores encontraron que la célula es capaz de discriminar frecuencias (más allá de 150 Hz) con mucha precisión y manteniendo constante la frecuencia de activación. Una serie de interesantes propiedades se derivan, como son la variabilidad en las descargas, la resonancia estocástica, la detección de correlaciones por parte de las células piramidales o un procesamiento temporal capaz de detectar coincidencias. Pero quizá la propiedad más sorprendente del ruido sináptico neuronal se encuentra en las células del tálamo. Bajo condiciones similares al comportamiento "in vivo", cambian radicalmente las propiedades de transferencia entre estas neuronas.

En el capítulo séptimo, los autores analizan los principales modelos matemáticos empleados en la descripción del ruido sináptico. Uno de los modelos más investigados es el llamado modelo Gaussiano de "ruido blanco", un modelo aditivo que, aunque proporciona una buena aproximación, solo permite una descripción parcial. Un nuevo acercamiento basado en el formalismo de Ito permite una exploración matemática más rigurosa pero presenta limitaciones a la hora de capturar las propiedades espectrales del sistema estocástico subyacente. No obstante, los autores apuestan por la utilidad de dicho formalismo para analizar el ruido sináptico.

El libro finaliza con la exposición de casos experimentales y con el análisis de algunas conclusiones. Y así, el ruido es caracterizado en diversas preparaciones "in vivo", tales como en estados artificialmente activados bajo anestesia; de hecho, en gatos despiertos y dormidos las fluctuaciones de la conductancia son habitualmente mayores que para la excitación.