viernes, 21 de abril de 2017

Nuevas pistas sobre el cableado del cerebro

Una serie reconstrucción microscopía electrónica de una sola conexión sináptica.
Imagen cortesía de The Scripps Research Institute: Crédito
Científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) en La Jolla han revelado nuevas pistas sobre el cableado del cerebro. Un equipo dirigido por el Profesor Asociado Anton Maximov encontró que las neuronas en las regiones del cerebro que almacenan la memoria pueden formar redes en ausencia de la actividad sináptica.
"Nuestros resultados implican que el montaje de los circuitos neuronales en áreas necesarias para la cognición es controlada en gran parte por programas genéticos intrínsecos que operan independientemente del mundo exterior", explicó Maximov.
Un fenómeno similar se observó por el grupo del profesor Nils Brose en el Instituto Max Planck de Medicina Experimental en Alemania. Los dos estudios complementarios fueron co-publicados como artículos de portada en 19 de Abril, 2017, edición de la publicación de la neurona .
La "naturaleza versus crianza" Pregunta
La experiencia hace cada cerebro único cambiando los patrones y las propiedades de las conexiones neuronales. Visión, oído, olfato, gusto y tacto juegan un papel particularmente importante durante la vida postnatal temprana cuando se forma la mayoría de las sinapsis. Nuevas sinapsis también aparecen en el cerebro adulto durante el aprendizaje. Estos cambios dependientes de la actividad en el cableado neuronal son impulsados ​​por neurotransmisores químicos que transmiten señales desde una neurona a otra. Sin embargo, los animales y los seres humanos tienen comportamientos innatos cuyas características son consistentes a través de las generaciones, lo que sugiere que algunas conexiones sinápticas están predeterminados genéticamente.
La idea de que las neuronas no se necesitan comunicarse para desarrollar redes también ha sido apoyado por los descubrimientos anteriores de sinapsis en los ratones que carecían de la secreción transmisor en todo el cerebro. Estos estudios se realizaron en el laboratorio del profesor Thomas Südhof, que ganó el Premio Nobel 2013 de Fisiología o Medicina.
"Pensamos que estos experimentos fueron bastante intrigante," dijo Maximov, "pero también tenían una importante limitación:. Ratones con sistemas nerviosos completamente con discapacidad se paralizaron y murió poco después del nacimiento, cuando los circuitos en el cerebro sigue siendo rudimentario"
El equipo TSRI se propuso investigar si las neuronas pueden formar y mantener conexiones con los socios apropiados en animales genéticamente modificados que viven en la edad adulta, prácticamente sin actividad sináptica en el hipocampo, una región del cerebro que es crítica para el aprendizaje y la memoria de almacenamiento. "Si bien la idea puede parecer una locura a primera vista," Maximov continuó, "varias observaciones dio a entender que esta tarea es técnicamente factible." De hecho, los mamíferos pueden sobrevivir con lesiones y anomalías del desarrollo que resultan en una pérdida masiva de tejido cerebral.
Inspirado por estos ejemplos, Richard Sando, un estudiante graduado en el laboratorio Maximov, ratones cuyos hipocampo carecido de forma permanente secreción de glutamato, un neurotransmisor que activa las neuronas cuando se forma un recuerdo genera. A pesar de la aparente incapacidad para aprender y recordar, estos animales podían comer, caminar, novio, e incluso participar en interacciones sociales rudimentarios.
Trabajando en estrecha colaboración con el profesor Mark Ellisman, que dirige el Centro Nacional de Microscopía y Imaging Research de la Universidad de California, San Diego, Sando y sus compañeros de trabajo examinó a continuación la conectividad en áreas permanentemente inactivos. La combinación de herramientas genéticas y de imágenes contemporáneas fue fructífera: el equipo de colaboración encontró que varias etapas clave del desarrollo de circuitos neuronales se cree ampliamente que requiere la actividad sináptica fueron notablemente afectada en su modelo de ratón.
Los resultados de los análisis ultra-estructurales eran particularmente sorprendente: resulta que la neurotransmisión es innecesario para el montaje de los bloques básicos de construcción de las conexiones sinápticas individuales, incluyendo los llamados espinas dendríticas que reclutan complejos que permiten a las neuronas para detectar glutamato de señalización.
Maximov hincapié en que los ratones no podría funcionar normalmente. En cierto modo, sus hipocampo se pueden comparar a un equipo que va sin embargo la línea de montaje, pero nunca se tapa con una fuente de alimentación y se cargan con el software. Como siguiente paso, el equipo pretende explotar nuevos enfoques químicos genética para probar si las redes formadas intrínseca pueden apoyar el aprendizaje.

Historia de Fuente:
Materiales proporcionados por el Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por el estilo y longitud.