Neurocientíficos mapean un circuito principal en el cerebro de un ratón
Los axones con forma de rama (en azul) se conectan con las neuronas (en verde) en la última etapa de un circuito neuronal importante que vincula varias partes importantes del cerebro. Crédito: Dong lab/UCLA
Un estudio de la UCLA con ratones revela nuevos conocimientos sobre el cableado de un circuito importante en el cerebro que es atacado por la enfermedad de Parkinson y Huntington. Los hallazgos podrían perfeccionar la comprensión de los científicos sobre cómo surgen estos trastornos en el cerebro humano y señalar nuevos objetivos terapéuticos.
Publicada hoy en Nature, la investigación forma parte de un paquete especial de 17 artículos escritos por un consorcio de neurocientíficos de todo el país. El trabajo se realizó bajo los auspicios de la Red de Censos de Células de la Iniciativa BRAIN (BICCN) como parte de un esfuerzo masivo para compilar un atlas completo de células en el cerebro.
El ambicioso proyecto tiene como objetivo descubrir los misterios de la corteza motora primaria, una parte del cerebro de los mamíferos que controla el movimiento.
Con fondos del Instituto Nacional de Salud Mental y la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de la Salud, el equipo de la UCLA investigó meticulosamente cómo funciona el cerebro del ratón. cableado Su investigación analizó 600 vías y catalogó la conectividad de las células nerviosas para crear un diagrama de cableado de circuitos cerebrales críticos.
«Al igual que cualquier explorador que se adentra en un territorio inexplorado, creamos mapas para guiar a los futuros visitantes», dijo el Dr. Hong-Wei Dong, autor principal del estudio y profesor de neurobiología en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA. «Mi laboratorio trazó un mapa del circuito del cerebro del ratón para permitir que otros científicos realicen experimentos más precisos en modelos de ratón de enfermedades como el Parkinson o la enfermedad de Huntington».
Dong y sus colegas etiquetaron una pequeña cantidad de neuronas individuales con un tinte verde, lo que permite al equipo rastrear sus conexiones con otras neuronas a través de proyecciones similares a brazos llamadas axones y dendritas. Estas conexiones, denominadas circuitos, procesan y comunican distintos tipos de información sensorial en el cerebro.
En particular, los investigadores examinaron el bucle cortico-basal ganglia-thalamic, un circuito neuronal crucial que vincula regiones en el cerebro que regulan el movimiento, las emociones y procesos cognitivos complejos como el aprendizaje y la memoria. El bucle se ve afectado por trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Huntington, y una variedad de otros trastornos neurológicos y psiquiátricos.
Las neuronas (en fucsia) constituyen el primer tramo de un circuito neuronal importante que vincula varias partes importantes del cerebro. Crédito: UCLA/Laboratorio de Dong
«Identificamos circuitos más pequeños dentro del bucle cortico-basal ganglia-thalamic que procesan información para funciones específicas», dijo Nicholas Foster, primer autor del estudio y científico del proyecto en el laboratorio de Dong. «Algunos de estos subcircuitos permiten que el cerebro controle el movimiento de los brazos, las piernas y la boca. Otros circuitos procesan información emocional o procesos cognitivos complejos, como aprender las consecuencias de las acciones».
Foster dijo que la investigación proporciona científicos una línea de base de cómo se ve el cableado cerebral normal y señala circuitos más pequeños que podrían salir mal cuando las enfermedades neurológicas progresan.
«Estos subcircuitos podrían revelar nuevos objetivos de tratamiento y servir como puntos de referencia fisiológicos para medir la eficacia de nuevos medicamentos tratamientos en experimentos preclínicos», dijo Foster.
Cuando los investigadores detectan axones y dendritas acortados en las neuronas de un circuito particular en un ratón con cierta enfermedad, por ejemplo, pueden observar dónde la enfermedad tiene un efecto efecto. Y si los científicos administran el tratamiento a los ratones y ven que los axones y las dendritas se desarrollan normalmente en esa área, pueden suponer que el tratamiento es efectivo.
«Nuestros resultados iluminan caminos más claros para estudios futuros al ilustrar cómo las diferentes las estructuras cerebrales se organizan en redes y se comunican entre sí», dijo Dong, quien también dirige el UCLA Brain Research & Artificial Intelligence Nexus. «Estos hallazgos permitirán a los científicos comprender mejor cómo la disfunción en una pequeña región del cerebro puede socavar la función de su circuito neuronal más grande».
La investigación futura de Dong y Foster explorará el núcleo subtalámico, un objetivo importante para la estimulación cerebral profunda. para tratar la enfermedad de Parkinson y cómo se conecta con el circuito cortico-basal ganglia-thalamic.
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Síntomas distintivos de la enfermedad de Parkinson vinculados a diferentes vías cerebrales Más información: Muoz-Castaeda, R. et al, Anatomía celular de la corteza motora primaria del ratón, Nature (2021) . doi.org/10.1038/s41586-021-03970-w Información de la revista: Nature
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles Cita: Los neurocientíficos mapean el circuito principal en the mouse brain (6 de octubre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-neuroscientists-major-circuit-mouse-brain.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.