En forma de estrella en las células del cerebro de la ayuda con el aprendizaje


En forma de estrella en las células del cerebro de la ayuda con el aprendizaje

Los astrocitos tienen algo que decir en el grado de eficiencia del nervio células intercambian información
07 de septiembre 2009
Cada movimiento y cada pensamiento requiere el paso de información específica entre las redes de células nerviosas. Para mejorar una habilidad o aprender algo nuevo implica más eficiente o un mayor número de contactos de la célula. Los científicos del Instituto Max Planck de Neurobiología en Martinsried ahora podría representar, junto con un equipo internacional de investigadores, que ciertas células en el cerebro, los astrocitos, influyen activamente en este intercambio de información.Hasta ahora, los astrocitos se pensaba que su papel principal en el desarrollo y la nutrición de las células nerviosas del cerebro. Los nuevos hallazgos de mejorar nuestra comprensión de cómo el cerebro aprende y recuerda. También podrían ayudar en la investigación básica de enfermedades como la epilepsia y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).(Nature Neuroscience, 07 de septiembre 2009)
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Algunos puntos de contacto entre las células nerviosas (rojo) están rodeados de estrellas en forma de células conocidas como astrocitos (verde). Fue ... [más]
Vivir es aprender: Incluso los moscas de la fruta se puede aprender a evitar los olores nocivos y también en los seres humanos, la mayoría de las habilidades se basan en lo que aprendemos con la práctica y experiencia. Por lo tanto somos capaces de llevar a cabo los dos procesos fundamentales, tales como caminar y hablar y dominar tareas complejas como el razonamiento lógico y las interacciones sociales.

El aprendizaje a nivel celular

Con el fin de aprender algo, es decir, para procesar la nueva información, las células nerviosas nuevas conexiones o reforzar los puntos de contacto existentes. En dichos puntos de contacto, la sinapsis, la información se transmite de una célula a la siguiente. Una vez que se crea una sinapsis, la información nueva tiene un medio para ser transmitida y la información que se aprende. Mejora de una habilidad que se adquiere con la práctica se realiza entonces mediante el fortalecimiento de las sinapsis implicadas. Información entrante provoca una respuesta mucho más fuerte en la célula nerviosa aguas abajo cuando pasa a través de una sinapsis reforzado, en comparación con un "normal" sinapsis. En el nivel celular, esto puede ser visualizada como sigue: En una sinapsis, los dos comunicantes células nerviosas no entren en contacto directo, pero están separados por un pequeño espacio. Cuando la información entrante llega a la sinapsis, el glutamato es liberado en la brecha. Estas moléculas transmisoras cruzar la brecha y se unen a receptores especiales en la célula nerviosa aguas abajo. Esto a su vez solicita al celular abajo para transmitir la información. En una sinapsis reforzado, informar a la célula libera más glutamato en el espacio sináptico y / o con conocimiento de la célula es más eficiente en la unión del glutamato. Como resultado, la transmisión de información se mejora de forma significativa.

No sólo la ayuda pasiva

En el cerebro, las partes de las células nerviosas y las sinapsis individuales a menudo son encerrados por la estrella en forma de células, los astrocitos. Hasta ahora, los astrocitos se pensaba sobre todo para ayudar a las células nerviosas, por ejemplo mediante el apoyo a ellos o por la promoción de la maduración de las sinapsis. Los científicos del Instituto Max Planck de Neurobiología y un equipo internacional de investigadores han demostrado que los astrocitos También tiene otro papel mucho más activo en el cerebro: Se afecta la capacidad de las sinapsis de fortalecer y contribuir así a facilitar el proceso de aprendizaje.
Al eliminar el transmisor glutamato del espacio sináptico a través de los llamados transportadores, los astrocitos regulan la disponibilidad de glutamato. "Estos transportadores son algo así como productos de limpieza pequeñas vacío", dice Rüdiger Klein, el supervisor del estudio. "Ellos chupan glutamato excedente de la brecha, lo que impide, por ejemplo, el glutamato se extienda de una sinapsis a la siguiente." La existencia de esta "aspiradora glutamato" ya era conocido por la ciencia. Hasta el momento desconocida, y ahora se muestra por los científicos, fue que se comunican las células nerviosas de astrocitos y aguas abajo con los demás y por lo tanto regular el número de la eliminación de los transportadores de glutamato.

Vía de señalización con amplias consecuencias

Esta comunicación fue encontrado mientras que los neurobiólogos estaban examinando la ephrinA3 molécula de señalización y su EphA4 pareja de unión en los ratones. Efrinas y EPH-receptores participan regularmente cuando las células reconocen o se influyen mutuamente. Los astrocitos, por ejemplo, promover la maduración de la sinapsis a través de la interacción ephrinA3/EphA4. "Sin embargo, fue una sorpresa encontrar un efecto de trabajo también en la otra dirección", Rüdiger Klein recuerda. Los científicos encontraron que si una célula nerviosa se carece de la EphA4-receptor, el astrocito vecino aumenta el número de sus transportadores. Los transportistas que resultan sobreabundantes eliminar tanto el glutamato de la sinapsis que su fortalecimiento se hace imposible, una desventaja que de la capacidad de aprender.
La importancia de la vía de señalización ephrinA3/EphA4 se destacó aún más por los estudios de control. Si la molécula de señalización ephrinA3 estuvo ausente en un astrocito, el fortalecimiento sináptico se vio afectada debido a la falta de glutamato - justo lo que sucedió cuando EphA4 faltaba. En contraste, si se aumentó ephrinA3 experimentalmente, el número de astrocitos-transportistas disminuido. Como el glutamato acumulado en el espacio sináptico que a su vez condujo rápidamente a los daños celulares y el mal funcionamiento de las sinapsis afectadas.

Próximos pasos

"Actualmente estamos investigando los mecanismos mediante los cuales afectan la producción ephrinA3/EphA4 transportista", explica Rüdiger Klein. Los científicos objetivo es comprender mejor la función de los transportistas. Una tarea importante, ya que el mal funcionamiento de los transportadores de los astrocitos se sabe que juega un papel importante en las enfermedades neurológicas y neurodegenerativas como la epilepsia y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).