El objetivo fue analizar el rol de las propiedades intrínsecas de las neuronas en la comunicación a través de sinapsis eléctricas. Las neuronas del nervio trigeminal del mesencéfalo constituyen un excelente modelo experimental para estudiar la comunicación entre neuronas, debido a su fácil acceso experimental y su sencilla morfología. Sin embargo, el análisis de neuronas reales está limitado por restricciones experimentales que impiden explorar todos los aspectos del modelo.
Se construyó un modelo matemático basado en registros electrofisiológicos que realizamos en la Facultad de Medicina. El modelo consiste en un sistema de ecuaciones diferenciales, que puede ser representado por un circuito eléctrico con componentes no lineales. Se debieron realizar registros experimentales adicionales para lograr una versión refinada del modelo.
El modelo permite evaluar la respuesta de la neurona ante diferentes estímulos (corrientes o voltajes impuestos por un electrodo), posibilitando nuevos "experimentos" que no son posibles en un laboratorio.
Se estudió la transferencia subumbral (i.e.: sin potenciales de acción) entre neuronas acopladas por sinapsis eléctricas. Se utilizó un modelo reducido, que fue linealizado para obtener una expresión analítica de la transferencia, cuyo comportamiento es coherente con los resultados experimentales. Asimismo, se realizan simulaciones numéricas para analizar el rol en la sincronización de las propiedades intrínsecas de las neuronas. Se muestra que las mismas propiedades que determinan el comportamiento subumbral son relevantes para mejorar la sincronización entre neuronas.
Por otro lado, se encontró que las sinapsis eléctricas pueden mediar excitación e inhibición lateral, lo cual fue confirmado luego en laboratorio.
Se utilizaron diversas herramientas de ingeniería eléctrica (comportamiento en frecuencia de sistemas, ecuación del cable, cadenas de Markov, algoritmos evolutivos, etc) para modelar y analizar un sistema biológico. Algunos resultados preliminares de este trabajo fueron presentados en congresos internacionales.