Análisis de las fluctuaciones del potencial de reposo interespiga de la actividad eléctrica neuronal - Seseña Rubfiaro, Alberto (Universidad Autónoma Metropolitana, 2013)
Con el fin de investigar la dinámica de las diversas poblaciones de canales iónicos moduladores del potencial de membrana, en este trabajo se estudiaron las fluctuaciones de voltaje en el potencial de membrana interespiga en la neurona 1F del ganglio subesofágico del espécimen Hélix Aspersa obtenidas mediante registros intracelulares. Aplicando la herramienta de análisis de fluctuaciones sin tendencia (DFA) en los segmentos interespiga de 12 neuronas en actividad eléctrica espontánea, se encontró un exponente de escalamiento α=0.971 ± 0.045 lo que corresponde a un comportamiento de tipo fractal 1/f. Al realizar permutaciones aleatorias de las fluctuaciones de voltaje en segmentos interespiga, se obtiene un valor de α=0.526 ± 0.009 que muestra diferencias estadísticamente significativas con un valor de p˂0.0001.En contraste a los valores que toma el exponente α en los segmentos interespiga de actividad eléctrica espontánea, cuando se aplicó un estímulo externo de corriente hiperpolarizante (4 nA) las fluctuaciones en el potencial de membrana de la neurona mostraron α= 0.692 ± 0.075 para los intervalos entre estímulo de 17 neuronas. Estos resultados indican que para los segmentos interespiga de actividad eléctrica espontánea las fluctuaciones de voltaje se encuentran correlacionadas, lo que sugiere coherencia y dependencia temporal en los cambios conformacionales de los canales iónicos. Éstos no manifiestan entonces una dinámica aleatoria, sino que por el contrario reflejan memoria o correlaciones estadísticas persistentes a lo largo de diferentes escalas temporales; circunstancia que no necesariamente coincide con los modelos convencionales “Markovianos” que describen el comportamiento de un canal iónico y que se generalizan para el resto de las poblaciones existentes en la membrana celular. Al aplicar un estímulo externo de corriente se genera una disminución en las correlaciones de largo plazo en el potencial de membrana determinada posiblemente por la entrada masiva de calcio al medio intracelular, activando así una cascada neurotóxica que en su conjunto afecta directamente la dinámica de las diversas poblaciones de canales iónicos moduladoras del potencial de membrana. Al dividir los segmentos interespiga de actividad eléctrica espontánea en dos regiones con la misma longitud se encontró que la dinámica existente en ambas regiones fue estadísticamente similar (α=0.876 ± 0.148 vs α=0.896 ± 0.164, p=0.234). Esto sugiere que los mecanismos moduladores del potencial de membrana actúan a lo largo de todo el segmento interespiga. Se ha considerado que los canales de K+ , SK son los principales responsables del control del postpotencial. De esta forma a diferencia de lo que normalmente se ha descrito, la activación y desactivación de las diferentes poblaciones de canales SK no están limitadas al tiempo inmediato posterior a la repolarización, sino que parecen manifestarse en todo el segmento interespiga modulando así la frecuencia de aparición de la espiga. Finalmente, el análisis de fluctuaciones sin tendencia en el segmento interespiga de actividad eléctrica espontánea, exhibió la existencia de un punto de inflexión o “crossover” indicando un cambio de dinámica para una escala de tiempo especifica (t=36.75 ms ± 0.025) que podría ser vinculada a algún proceso modulador dominante del potencial de membrana. La importancia de este trabajo radica en la posibilidad de comprender la interacción de los mecanismos moduladores de la actividad eléctrica neuronal por medio del análisis del curso temporal, no estrictamente determinístico, en las fluctuaciones de voltaje del sistema nervioso.