UNIVERSIDAD

Crean una partitura para interpretar la ‘música’ de las neuronas

espina-dendrita

♦ Investigadores de la URJC han representado musicalmente el tamaño y la longitud de las espinas dendríticas, aquellas zonas de las neuronas donde se producen la mayoría de los procesos de intercambio de información.

Interpretar la ‘música’ de las neuronas y comparar auditivamente la actividad neuronal puede tener diversas aplicaciones, como en la administración de nuevos fármacos para el tratamiento de enfermedades asociadas al deterioro cognitivo.

Para representar musicalmente la actividad neuronal, investigadores del Grupo de Modelado y Realidad Virtual de la URJC, en colaboración con investigadores del Centro de Tecnología Biomédica (CSIC-UPM), del Conservatorio Profesional de Alicante y músicos profesionales, han desarrollado una partitura musical a partir del tamaño y la longitud de las espinas dendríticas, pequeñas protuberancias que se encuentran a lo largo de las dendritas o ramificaciones de las neuronas dedicadas principalmente a la recepción de estímulos. El tamaño de estas espinas está relacionado con la sinapsis, proceso mediante el cual se produce la transmisión de información entre neuronas. Por tanto, las espinas juegan un papel importante en el aprendizaje y la memoria, por lo que estudiar su morfología y distribución puede resultar clave para entender el funcionamiento del cerebro.

El método desarrollado por los investigadores de la URJC permite estudiar cualquier conjunto de datos de espinas dendríticas, siendo uno de los campos de más interés el análisis de la posible degradación que se producen en las espinas bajo la influencia de distintas enfermedades. Concretamente, en este trabajo se han analizado dendritas y sus espinas en casos de Alzheimer.

“En este estudio hemos presentado un método que permite transformar características morfológicas y de distribución espacial en características propias del sonido y específicamente características musicales”, explica Pablo Toharia, profesor de la URJC y músico. En este sentido, el grupo de investigación de la URJC ha buscado una correspondencia entre las características de volumen y longitud de la espina, asignándole amplitud (volumen sonoro) y timbre respectivamente. Asimismo, la frecuencia (musicalmente se refiere a la altura de la nota) se ha usado para representar cómo están distribuidas las espinas con respecto al eje de la dendrita.

Por último, según describe el profesor Toharia, “recorriendo la dendrita a lo largo de su eje hemos generado partituras de las dendritas donde cada nota reproducida representa una espina y sus características elegidas. Por otro lado, los silencios son igualmente relevantes, ya que serán zonas con ausencia de espinas y, por tanto, potencialmente con menor actividad”.

El estudio tradicional de las espinas se ha venido haciendo mediante análisis de imágenes de microscopía y análisis matemático. Sin embargo, el método desarrollado por los investigadores de la URJC aporta la posibilidad de examinar los datos usando el sentido del oído y presenta una principal ventaja, ya que, según el profesor Toharia, “el oído es especialmente bueno para reconocer y detectar patrones rítmicos, por lo que mediante este análisis pueden surgir nuevos descubrimientos. Además, se puede usar de forma combinada con las técnicas tradicionales y así permitir un estudio simultáneo de varias características sin llegar a que los sentidos del usuario se saturen”.

Este estudio forma parte del proyecto Cajal Blue Brain y ha sido publicado en la revista Neuroinformatics. Los resultados obtenidos abren nuevas posibilidades en el uso de información sonora y específicamente musical a la hora de analizar información relativa a estructuras neuronales. Pero también, el análisis de datos complejos mediante el uso de técnicas que incorporen más de un sentido puede conseguir que los procesos análisis sean más eficientes y capaces de extraer un mayor conocimiento de los datos.

Desde el punto de vista artístico, este estudio también tiene su aplicación, ya que dentro del equipo investigador se encuentra el músico Octavio de Juan, profesor de viola del Conservatorio Profesional de Alicante y Doctor en Historia del Arte por la
Universidad de Murcia. El Dr. de Juan es miembro fundador del Cuarteto Almus y con él han compuesto una obra basada en las partituras generadas a partir de esta investigación, que ha sido interpretada en un concierto-conferencia presidido por SM
la Reina Doña Sofía celebrado en el CSIC.

Escuchar partituras:

Persona de 85 años

Persona de 40 años

 

Referencia bibliográfica:

Pablo Toharia, Juan Morales, Octavio de Juan, Isabel Fernaud, Ángel Rodríguez y Javier de Felipe; “Musical representation of dendritic spine distibution: a new exploratory tool”, Neuroinformatics, 12(2): 341-353 Springer Verlag. ISSN 1539-2791 DOI: 10.1007/s12021-013-9195-0 Abr. 2014

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