HIGO. 1. Distribución sesgada de los receptores de glutamato en las dendritas en las neuronas de baja cf. (A) Circuito auditivo del tronco encefálico de pollos. CN, núcleo coclear. (B) Organización tonotópica de NL. (C) Dibujo esquemático de la estimulación de uno y dos fotones. (D) Glutamato de fotón único (405 nm) que se libera a lo largo de las dendritas en neuronas de bajo y alto CF. Las respuestas actuales en soma se muestran para los puntos no enjaulados correspondientes (naranja). (E) Amplitud actual frente a la distancia desde el soma para siete dendritas de neuronas de bajo CF y seis dendritas de neuronas de alto CF. Los datos en (D) están conectados con líneas negras. Los círculos azules y rojos indican respuestas de ubicaciones proximales (<20 % de la longitud) y distales (>80 %), respectivamente. (F) Amplitud de corriente por estímulos de un solo fotón. (G) Liberación de glutamato de dos fotones (720 nm) en neuronas de CF baja y CF alta. Se amplían las dendritas proximales y distales y se muestran las respuestas actuales de cada ubicación (naranja). (H) Grosor de las dendritas estimuladas. (I) Amplitud de corriente por estímulos de dos fotones. *P <0,05 y **P <0,01 en esta figura y en las siguientes. Crédito:DOI:10.1126/sciadv.abh0024
Los fisiólogos de la Universidad de Nagoya han mejorado la comprensión del circuito neuronal de las aves que les permite distinguir de dónde proviene un sonido específico. Sus hallazgos, publicados en la revista Science Advances , podría ayudar a los científicos a comprender los conceptos básicos de cómo los cerebros de los mamíferos calculan la diferencia de tiempo entre un solo sonido que llega a cada oído individual, conocida como "diferencia de tiempo interaural". Esta capacidad es un componente integral de la localización del sonido.
"Los animales pueden realizar una detección de diferencia de tiempo interaural precisa para sonidos de una amplia gama de frecuencias", explica Rei Yamada, que se especializa en fisiología celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Nagoya. El circuito nervioso para este proceso está tan especializado que las muchas ramas que se extienden desde una sola célula nerviosa, llamadas dendritas, reciben una frecuencia de sonido específica de uno u otro oído. Pero aún no está claro exactamente cómo funciona todo esto en conjunto para habilitar la detección de diferencia horaria interaural.
Yamada y su colega Hiroshi Kuba querían saber más sobre este proceso. Realizaron experimentos con láser en rodajas de cerebro de pollo estimulando los receptores excitadores en una parte del cerebro responsable de la localización del sonido. A esto le siguieron experimentos de simulación para aclarar el significado de sus hallazgos iniciales.
Descubrieron que las uniones nerviosas, llamadas sinapsis, estaban particularmente agrupadas en los extremos de largas dendritas especializadas dedicadas a conducir señales de sonidos de baja frecuencia. Contrariamente a la intuición, este agrupamiento redujo la fuerza de transmisión de la señal a lo largo de la dendrita, de modo que fue más pequeña cuando llegó a la célula nerviosa. Este proceso, sin embargo, permitió que la célula nerviosa tolerara entradas intensas que llegaban a través de las dendritas dedicadas a cada oído, manteniendo así su capacidad para realizar las actividades informáticas de diferencia horaria y ubicación necesarias.
"Muchos animales, incluidos los humanos, usan la diferencia de tiempo de un sonido que llega a ambos oídos como pista para la localización de la fuente de sonido", dice Yamada. "Nos gustaría examinar si la asociación que encontramos entre la función neuronal y la estructura es universalmente común en otras especies. Ampliar nuestra investigación a los cerebros de los mamíferos será importante para comprender el principio básico de la detección de diferencia de tiempo interaural que las aves y los animales tienen en común con humanos".
El estudio, "La geometría de la sinapsis dendrítica optimiza el cálculo binaural en un circuito de localización de sonido", se publicó en la revista Science Advances. el 24 de noviembre de 2021.
