Un cambio de roles para la función de ciertas neuronas de la red circadiana
Los terminales dorsales de estas neuronas del reloj cambian su estructura todos los días dentro del cerebro de la mosca. Durante mucho tiempo se pensó que era un sitio importante de señales de salida de reloj, el trabajo de María de la Paz Fernández y Orie Shafer revela que son fundamentales para restablecer el reloj. Crédito: Orie Shafer
Un estudio recientemente publicado en Current Biology revela hallazgos sorprendentes sobre la función de las neuronas de la red circadiana que experimentan cambios estructurales diarios. La investigación podría conducir a una mejor comprensión de cómo abordar las alteraciones del ritmo circadiano en humanos y facilitar la prevención de una serie de problemas de salud asociados, incluido un mayor riesgo de cáncer y síndrome metabólico.
Las redes circadianas son colecciones de neuronas que funcionan como relojes corporales maestros en todos los animales, ayudándolos a saber cuándo dormir y cuándo ser productivos. Los científicos han estudiado durante mucho tiempo las redes circadianas de la Drosophila melanogaster (más conocida como la mosca de la fruta) para comprender cómo funciona el reloj corporal humano. Recientemente, investigadores del Centro de Investigación Científica Avanzada del Centro de Graduados, CUNY (CUNY ASRC) y Barnard College examinaron la función de pequeñas regiones de importantes relojes neuronales en el cerebro de la mosca. Algunos segmentos de las neuronas en estas regiones se remodelan diariamente, mostrando una estructura muy ramificada al comienzo del día y una estructura más simple al comienzo de la noche. Los científicos creían anteriormente que estos segmentos, llamados terminales mediales dorsales, cumplían una función de salida crítica, enviando señales que le decían al cerebro de la mosca de la fruta qué hora del día era. Pero el equipo de investigación descubrió que en realidad sirven como entrada, recibiendo señales del entorno externo sobre la hora del día.
«La red circadiana da forma al momento del sueño y la actividad a través de dos mecanismos clave: un el reloj endógeno, que se ejecuta en un ciclo que es un poco más largo o más corto que el día solar de 24 horas de la Tierra, y el proceso de arrastre, que ajusta el reloj endógeno todos los días para mantenerlo sincronizado con el día solar», dijo Orie Shafer , profesor de la Iniciativa de Neurociencia CUNY ASRC y co-investigador principal del estudio. «Durante años, el campo asumió que los terminales mediales dorsales serían necesarios para un reloj endógeno fuerte. Pero cuando probamos esta predicción en moscas en las que se evitó la formación de estos segmentos, encontramos que los relojes de las moscas estaban absolutamente bien, pero que les resultaba difícil sincronizarlos con el aumento y la disminución de las temperaturas ambientales».
Para su estudio, los investigadores criaron moscas de la fruta con segmentos terminales mediales dorsales sin desarrollar que carecían por completo de las estructuras que normalmente cambian a lo largo del día. . Luego se examinaron las moscas para ver si esta manipulación tenía efectos en el cronometraje circadiano. Sorprendentemente, las moscas manipuladas mostraron ritmos circadianos completamente normales en el sueño y la actividad. Dado este sorprendente resultado, los investigadores luego preguntaron si la pérdida del segmento terminal medial dorsal podría impedir la sincronización normal del reloj con las señales ambientales de cambios diarios. Los investigadores observaron que las moscas de la fruta que carecían de terminales dorsales no podían sincronizar adecuadamente sus ritmos de sueño/actividad con los ciclos de temperatura diarios. Investigaciones anteriores han demostrado que los cambios de temperatura desempeñan un papel en la regulación de los ritmos circadianos. Estos nuevos hallazgos sugieren fuertemente que las neuronas de los extremos mediales dorsales probablemente ingresan (reciben) señales de regiones del cerebro que rastrean la temperatura ambiental.
«Durante algún tiempo he tenido curiosidad por saber si la plasticidad estructural que caractericé en las neuronas del reloj como parte de mi trabajo de estudiante de posgrado fue un mecanismo de salida para que el reloj se conectara con los objetivos posteriores», dijo la primera y coautora principal del estudio, María Fernández, profesora asistente en el Departamento de Neurociencia y Comportamiento en Barnard College. . «Nos sorprendió ver que este sitio de plasticidad parece estar involucrado en las vías de entrada, en lugar de las de salida».
Las neuronas examinadas en la mosca de la fruta cumplen funciones de cronometraje que son muy similares a las neuronas en los mamíferos. , por lo que los resultados de los investigadores sugieren que los cambios diarios en las estructuras de los segmentos neuronales pueden dar forma a la sensibilidad de las neuronas de la red circadiana a las señales del entorno en todos los animales, incluidos los humanos. Este hallazgo es importante para comprender cómo se reinicia el reloj interno del cuerpo todos los días. Este proceso, llamado «entrenamiento», parece verse desafiado por la iluminación moderna y los entornos sociales, lo que contribuye a una lista cada vez mayor de problemas de salud, incluidos el cáncer y la obesidad.
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¿Tiene sueño? Las moscas de la fruta sintonizan constantemente la temperatura ambiental para cronometrar el sueño Más información: Current Biology (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.025 Información de la revista: Current Biology
Proporcionado por CUNY Advanced Science Research Center Cita: Una inversión de roles para la función de ciertas neuronas de la red circadiana (2020, 7 de mayo) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-role-reversal-function-circadian-network.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.