Investigadores descubren nueva función realizada por casi la mitad de las células cerebrales
Investigadores de la Universidad de Tufts han descubierto la actividad eléctrica de los astrocitos en el cerebro. Crédito: Ilustradora: Siena Fried para la Universidad de Tufts
Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts han descubierto una función previamente desconocida realizada por un tipo de célula que comprende casi la mitad de todas las células del cerebro.
Los científicos dicen que este descubrimiento en ratones de una nueva función de células conocidas como astrocitos abre una nueva dirección para la investigación neurocientífica que algún día podría conducir a tratamientos para muchos trastornos que van desde la epilepsia hasta el Alzheimer y las lesiones cerebrales traumáticas.
Se trata de cómo los astrocitos interactúan con las neuronas, que son células fundamentales del cerebro y del sistema nervioso que reciben información del mundo exterior. A través de un conjunto complejo de señales eléctricas y químicas, las neuronas transmiten información entre diferentes áreas del cerebro y entre el cerebro y el resto del sistema nervioso.
Hasta ahora, los científicos creían que los astrocitos eran miembros importantes, pero secundarios, en esta actividad. Los astrocitos guían el crecimiento de los axones, la proyección larga y delgada de una neurona que conduce los impulsos eléctricos. También controlan los neurotransmisores, sustancias químicas que permiten la transferencia de señales eléctricas por todo el cerebro y el sistema nervioso. Además, los astrocitos construyen la barrera hematoencefálica y reaccionan a las lesiones.
Pero no parecían estar eléctricamente activos como las neuronas más importantes hasta ahora.
«La actividad eléctrica de los astrocitos cambia la forma en que funcionan las neuronas», dice Chris Dulla, profesor asociado de neurociencia en la Facultad de Medicina y la Facultad de Graduados en Ciencias Biomédicas, y autor correspondiente de un artículo publicado hoy por Neurociencia de la naturaleza. «Hemos descubierto una nueva forma en que dos de las células más importantes del cerebro se comunican entre sí. Debido a que se desconoce mucho sobre cómo funciona el cerebro, descubrir nuevos procesos fundamentales que controlan la función cerebral es clave para desarrollar tratamientos novedosos para los trastornos neurológicos». enfermedades.»
Además de Dulla y el autor principal Moritz Armbruster, los otros autores del estudio incluyen a Saptarnab Naskar, Mary Sommer, Elliot Kim y Philip G. Haydon de la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts; Jacqueline P. García del programa de Biología Celular, Molecular y del Desarrollo de la Escuela de Graduados en Ciencias Biomédicas de Tufts; e investigadores de otras instituciones.
Para hacer el descubrimiento, el equipo utilizó tecnología completamente nueva para diseñar una técnica que les permite ver y estudiar las propiedades eléctricas de las interacciones de las células cerebrales, que no se podían observar anteriormente.
«Con estas nuevas herramientas, esencialmente hemos descubierto aspectos completamente nuevos de la biología», dice Armbruster, profesor asistente de investigación de neurociencia en la Facultad de Medicina. «A medida que surjan mejores herramientas, por ejemplo, nuevos sensores fluorescentes se están desarrollando constantemente, obtendremos una mejor comprensión de cosas en las que ni siquiera pensamos antes».
«La nueva tecnología refleja la actividad eléctrica con luz, «, explica Dulla. «Las neuronas son muy activas eléctricamente, y la nueva tecnología nos permite ver que los astrocitos también son eléctricamente activos».
Dulla describe a los astrocitos como «asegurándose de que todo sea copacetic en el cerebro, y si algo sale mal, si hay una lesión o una infección viral, la detectan, intentan responder y luego intentan proteger el cerebro de las agresiones. Lo que queremos hacer a continuación es determinar cómo cambian los astrocitos cuando ocurren estas agresiones».
La comunicación de neurona a neurona ocurre a través de la liberación de paquetes de sustancias químicas llamadas neurotransmisores. Los científicos sabían que los astrocitos controlan los neurotransmisores, lo que ayuda a garantizar que las neuronas se mantengan sanas y activas. Pero el nuevo estudio revela que las neuronas también liberan iones de potasio, que cambian la actividad eléctrica del astrocito y cómo controla los neurotransmisores.
«Entonces, la neurona controla lo que hace el astrocito y se comunican de un lado a otro. Las neuronas y los astrocitos se comunican entre sí de una manera que no se conocía antes», dice.
El impacto en la investigación futura
El descubrimiento de la diafonía astrocito-neurona plantea numerosas preguntas sobre cómo funcionan las interacciones en la patología cerebral y en el desarrollo del aprendizaje y la memoria. «Nos hace repensar todo lo que hacen los astrocitos, y cómo el hecho de que los astrocitos sean eléctricamente activos puede estar influyendo en una amplia gama de enfermedades neurológicas», dice.
Por ejemplo, en la enfermedad de Alzheimer, los astrocitos no controlan los neurotransmisores, aunque ese es su trabajo fundamental, explica Dulla. Problemas similares ocurren con la lesión cerebral traumática y la epilepsia. Durante años, los científicos han pensado que quizás el problema se deba a la ausencia de una proteína o a una mutación que hace que una proteína no funcione.
«Se ha planteado la hipótesis de que la acumulación de potasio extracelular en el cerebro contribuye a las patologías de epilepsia y migraña», dice Armbruster. «Este nuevo estudio nos brinda una mejor comprensión de cómo los astrocitos eliminan esta acumulación y ayudan a mantener un equilibrio de excitación».
Los investigadores ahora están evaluando medicamentos existentes para ver si pueden manipular las interacciones neurona-astrocito. «Al hacerlo, ¿podemos algún día ayudar a las personas a aprender más rápido o mejor? ¿Podemos reparar una lesión cerebral cuando ocurre?» pregunta Dulla.
La nueva tecnología utilizada para hacer este descubrimiento no solo abre nuevas formas de pensar sobre la actividad de los astrocitos, sino que también proporciona nuevos enfoques para obtener imágenes de la actividad a través del cerebro. Antes de ahora, no había forma de obtener imágenes de la actividad del potasio en el cerebro, por ejemplo, o estudiar cómo el potasio está involucrado en el sueño, el metabolismo o las lesiones e infecciones en el cerebro.
«Estamos brindando estas herramientas a otros laboratorios para que puedan usar los mismos ensayos y técnicas para estudiar las cuestiones que les interesan», dice. «Los científicos están obteniendo las herramientas para estudiar el dolor de cabeza, la respiración, los trastornos del desarrollo y una amplia gama de diferentes enfermedades neurológicas».
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En la enfermedad de Huntington, los astrocitos cooperan con las neuronas del cerebro Más información: Moritz Armbruster, La actividad neuronal impulsa la despolarización específica de la vía de los procesos de los astrocitos periféricos, Nature Neuroscience (2022) . DOI: 10.1038/s41593-022-01049-x. www.nature.com/articles/s41593-022-01049-x Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de Tufts Cita: Los investigadores descubren una nueva función realizada por casi la mitad de las células cerebrales (28 de abril de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-04-function-brain-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.