Estudio construye una taxonomía molecular y celular del núcleo accumbens de ratón
Tipos celulares molecularmente distintos en el núcleo accumbens. (A) Una presentación UMAP (aproximación y proyección de variedad uniforme) de diferentes tipos de células molecularmente distintas. (B) Los patrones de distribución espacial de diferentes tipos de células en los cortes del núcleo accumbens. Se muestran seis secciones coronales a lo largo del eje anterior-posterior. Crédito: Chen et al.
El núcleo accumbens (NAc) es un área del cerebro conocida por desempeñar un papel clave en la regulación de una variedad de comportamientos relacionados con la recompensa, incluidas las respuestas apetitivas y aversivas, la alimentación, las interacciones sociales y algunos tipos de aprendizaje. Los estudios tanto en humanos como en animales también han relacionado la disfunción de NAc con varios trastornos neuropsiquiátricos, como depresión, ansiedad, esquizofrenia y abuso de sustancias.
Investigadores del Boston Children’s Hospital y de la Universidad de Harvard han llevado a cabo recientemente un estudio destinado a comprender mejor los fundamentos moleculares y celulares de la NAc. Su artículo, publicado en Nature Neuroscience, describe una de las taxonomías moleculares y celulares más completas de la NAc en el cerebro del ratón construida hasta la fecha.
«De acuerdo con su diversidad funcional, la NAc establece conexiones complejas con diferentes regiones cerebrales ascendentes y descendentes», dijo Renchao Chen, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio, a Medical Xpress. «Sin embargo, la base celular subyacente a la diversidad anatómica y funcional de la NAc se desconoce en gran medida».
El modelo neurocientífico más famoso de la NAc clasifica ampliamente las neuronas espinosas medianas (MSN), el tipo de neurona más común encontrado en esta región del cerebro, en dos poblaciones distintas. Estas son las poblaciones de neuronas que expresan el receptor de dopamina D1 y D2, también denominadas MSN D1 y MSN D2, respectivamente.
«Aunque este modelo convencional proporciona un marco para comprender el funcionamiento celular y la organización de los circuitos de la NAc, toma poca consideración de la heterogeneidad intra-NAc, y no está claro si los distintos subtipos de neuronas subyacen a la diversidad anatómica y funcional de la NAc», explicó Chen. «Para responder a esta pregunta, buscamos generar una taxonomía celular definida molecularmente y resuelta espacialmente de la NAc, ya que puede servir como marco para integrar su diversidad estructural y funcional».
Para construir su estructura molecular integral y la taxonomía celular de la NAc, Chen y sus colegas utilizaron dos técnicas complementarias empleadas a menudo por los neurocientíficos: la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-seq) y la hibridación in situ con fluorescencia resistente a errores multiplexados (MERFISH). ScRNA-seq es un enfoque genómico que permite a los investigadores examinar los perfiles transcripcionales (es decir, la expresión génica) de células individuales. MERFISH, por otro lado, es una técnica de imagen que también se puede usar para examinar el perfil de expresión génica de células individuales en muestras biológicas.
Usando scRNA-seq, los investigadores pudieron medir la expresión de miles de genes en cada una de las células del tejido NAc que extrajeron del cerebro del ratón. Posteriormente, dividieron estas células en diferentes grupos o tipos de células en función de sus perfiles de expresión génica, para generar una taxonomía molecular de la NAc de ratón.
«Para resolver aún más la distribución espacial de estos tipos de células definidos molecularmente en En el cerebro, usamos MERFISH para etiquetar y contar simultáneamente cientos de especies diferentes de ARNm con resolución de una sola molécula en secciones de tejido, lo que nos permitió cuantificar la expresión de un panel de 253 genes (elegidos en función de scRNA-seq) en una serie de finas rebanadas de NAc», explicó Chen. «Basándonos en el patrón de expresión de estos genes, podemos resolver la identidad de cada célula y su ubicación en el NAc».
Al integrar los datos que recopilaron mediante las técnicas scRNA-seq y MERFISH, Chen y sus colegas finalmente pudieron construir una taxonomía celular definida molecularmente y resuelta espacialmente del NAc de ratón. Sus hallazgos son los primeros en mostrar claramente que hay muchos subtipos de células MSN en la NAc, cada uno con perfiles de expresión génica y características espaciales distintos.
«También reunimos pruebas sólidas que sugieren que la expresión génica y las características espaciales de diferentes subtipos de MSN subyacen a la complejidad anatómica y funcional de la NAc», dijo Chen. «La implicación más importante de nuestros hallazgos es que las diferentes características de NAc, como los subtipos de neuronas, las subregiones anatómicas y la complejidad funcional, se correlacionan entre sí y podrían integrarse en el mismo marco, que se basa en subtipos de neuronas definidos molecularmente. .»
En general, los resultados podrían tener muchas implicaciones para el estudio de la NAc y sus bases neuronales. En particular, destacan la promesa de usar herramientas moleculares, como líneas de ratones transgénicos, para estudiar la diversidad celular y funcional de esta importante región del cerebro.
En el futuro, este estudio reciente podría allanar el camino para otros estudios destinados a pintar una imagen más exhaustiva del ratón y el NAc humano. En conjunto, estos trabajos podrían informar el desarrollo de estrategias de tratamiento más efectivas para los trastornos neuropsiquiátricos asociados con la disfunción de NAc.
«En nuestros próximos estudios, basados en nuestro mapa molecular y celular actual de NAc, nos gustaría responder dos preguntas», agregó Chen. «La primera es: ¿Cuál es la relación entre los diferentes subtipos de neuronas y las diversas funciones de la NAc? En otras palabras, ¿cuáles son las funciones de los diversos subtipos de neuronas? La segunda pregunta que planeamos responder es: En diferentes neurológicos y psiquiátricos trastornos relacionados con la disfunción de NAc, como la enfermedad de Huntington y la esquizofrenia, ¿se ven afectados los diferentes subtipos de neuronas y cómo?»
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Las áreas cerebrales relacionadas con la adicción examinadas entre especies explican algunos trastornos por uso de sustancias en humanos Más información: Renchao Chen et al, Decoding molecular and cell heterogeneity of mouse accumbens core. Neurociencia de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038/s41593-021-00938-x Información de la revista: Nature Neuroscience
2021 Science X Network
Cita: El estudio construye un taxonomía molecular y celular del núcleo accumbens del ratón (3 de noviembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-molecular-cell-taxonomy-mouse-nucleus.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.