El estudio identifica poblaciones neuronales que impulsan el comportamiento defensivo en el pez cebra
c) Seleccione imágenes del plano z de volúmenes en un pez de ejemplo que muestre imágenes funcionales en vivo (señal GCaMP gris) superpuestas con la señal GCaMP después de la fijación y ambas rondas de hibridación in situ ( izquierda, pre-registro; medio, post-registro) o con marcadores de hibridación in situ de neuropéptidos de ambas rondas (derecha). Se obtuvieron resultados similares para 7 peces. d) Los mismos volúmenes que se muestran en c, pero que contienen una mayor ampliación de un área pequeña. Las puntas de flecha indican celdas etiquetadas. Crédito electrónico: Lovett-Barron.
En los vertebrados, animales que tienen columna vertebral o columna vertebral, muchos comportamientos de supervivencia y estados fisiológicos están regulados por el hipotálamo. El hipotálamo es una región del cerebro anterior de los vertebrados ubicada debajo del tálamo, que se sabe que coordina el sistema nervioso autónomo y desempeña un papel en el control de una serie de funciones corporales vitales.
El hipotálamo incluye diferentes grupos de células que transmiten compuestos químicos que influyen en la actividad del cerebro y el cuerpo de maneras específicas. Estos grupos de células también se conocen como poblaciones de células neuropeptidérgicas.
Si bien muchos neurocientíficos han llevado a cabo estudios que investigan la función y la estructura del hipotálamo, las formas en que las diferentes poblaciones de células neuropeptidérgicas dentro de él influyen en el comportamiento de los vertebrados es todavía poco entendido. Identificar las funciones de estos distintos grupos de neuronas podría mejorar significativamente la comprensión actual de las muchas funciones del hipotálamo.
Con esto en mente, investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de California, San Francisco, recientemente llevaron a cabo un estudio que explora el papel que juegan múltiples poblaciones neuronales en el hipotálamo en el control de las respuestas defensivas a las amenazas homeostáticas (es decir, factores que obstaculizan la capacidad de un organismo para regular las condiciones internas que promueven la salud y el funcionamiento de su cuerpo). Su artículo, publicado en Nature Neuroscience, examina específicamente las poblaciones neuronales en el hipotálamo del pez cebra, una especie de pez de agua dulce que a menudo se usa como modelo vertebrado en estudios de genética, biología y neurociencia.
Algunos estudios anteriores han encontrado que la activación de diferentes poblaciones de neuronas en el hipotálamo de los vertebrados puede dar lugar a conductas de supervivencia específicas, como la búsqueda de alimento, la búsqueda de agua, la lucha, los comportamientos parentales o defensivos. Si bien estos hallazgos resaltan los roles que estos grupos de neuronas pueden desempeñar para provocar comportamientos defensivos específicos, no están respaldados por registros de actividad cuando las neuronas están en un estado natural.
Más recientemente, algunos equipos de investigación han tratado de comprender mejor la actividad de diferentes poblaciones de células neuropeptidérgicas en el hipotálamo de vertebrados mediante el análisis de la expresión génica de neuronas individuales después de diferentes experiencias para revelar asociaciones entre poblaciones de neuronas específicas y la expresión de genes dependientes de la actividad. Sin embargo, los resultados de estos estudios fueron mixtos e inconsistentes. Además, los análisis de expresión génica solo permiten a los neurocientíficos identificar neuronas que están fuertemente activas durante un largo período de tiempo, por lo que están lejos de ser ideales para investigar comportamientos defensivos rápidos que tienen lugar durante períodos de tiempo limitados, como la evitación o el escape.
En su estudio, los investigadores de Stanford y UC San Francisco registraron y manipularon la actividad de múltiples poblaciones de neuronas en el hipotálamo neuroendocrino del pez cebra mientras respondían a una variedad de amenazas homeostáticas como el calor, la acidez y el movimiento. . Más específicamente, aplicaron una técnica conocida como imágenes de calcio de resolución celular a las larvas de pez cebra, ya que en esta etapa de desarrollo, es más fácil acceder a sus clases hipotalámicas y neuroendocrinas.
«Registro celular de neuronas a gran escala Las imágenes de actividad para la expresión génica in situ multiplexada revelaron que las poblaciones neuronales que codifican características de comportamiento abarcan múltiples conjuntos superpuestos de clases de células neuropeptidérgicas», escribieron los investigadores en su artículo. «Las manipulaciones de diferentes poblaciones celulares demostraron que varios conjuntos de neuronas peptidérgicas desempeñan funciones conductuales similares en este comportamiento de escala de tiempo rápido a través de la liberación conjunta de glutamato y la salida convergente a las neuronas premotoras que se proyectan en la columna vertebral en el tronco encefálico».
En general , los investigadores observaron que diferentes grupos de células en el hipotálamo que expresan genes específicos trabajaron juntos para promover el comportamiento defensivo. De hecho, cuando se extirparon quirúrgicamente todas estas poblaciones de células, el pez cebra ya no trató de evitar las amenazas en su entorno.
Los hallazgos de este estudio reciente ofrecen una nueva perspectiva valiosa sobre el papel que las clases específicas de neuronas en el hipotálamo juega al permitir comportamientos defensivos en el pez cebra y potencialmente en otros vertebrados. En combinación con los resultados recopilados en estudios anteriores, los hallazgos sugieren que el hipotálamo es una estructura altamente flexible y que los comportamientos que provoca pueden involucrar una gran variedad de poblaciones celulares, así como la comunicación con otras regiones del cerebro.
En su artículo, los investigadores destacan la posibilidad de que si el hipotálamo es tan flexible, las descripciones de «tipo de neurona» de uso común pueden no describir adecuadamente la naturaleza dinámica de los grupos neuronales funcionales que contiene. En el futuro, es posible que los neurocientíficos necesiten introducir nuevas formas de describir las poblaciones de células cerebrales que representen mejor las interacciones entre los grupos neuronales y sus múltiples funciones.
Explore más
La vía del hipotálamo impulsa los comportamientos de defensa Más información: Matthew Lovett-Barron et al. Múltiples circuitos convergentes del tronco encefálico del hipotálamo impulsan el comportamiento defensivo, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0655-1 Información de la revista: Nature Neuroscience
2020 Science X Network
Cita: Estudio identifica neurociencia poblaciones que impulsan el comportamiento defensivo en el pez cebra (2020, 30 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-neuronal-populations-defensive-behavior-zebrafish.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.