Hoja de ruta para vincular los déficits neurológicos y locomotores
Crédito: Centro Champalimaud para lo Desconocido
Los déficits de locomoción, como la falta de coordinación, la marcha arrastrando los pies o la pérdida del equilibrio, pueden deberse a afecciones neurológicas, específicamente aquellas que afectan las áreas motoras del sistema nervioso Para desarrollar tratamientos, los científicos a menudo recurren a modelos animales de enfermedades. Esta estrategia es crucial no solo para diseñar posibles terapias, sino también para comprender cuestiones fundamentales sobre la organización y el funcionamiento del sistema nervioso.
Hasta hace poco, los científicos no disponían de herramientas para caracterizar de forma sistemática las deficiencias específicas de la marcha en diferentes modelos de ratones con enfermedades neurológicas. Para resolver este problema, el laboratorio de Megan Carey, en el Centro Champalimaud para lo Desconocido en Portugal, desarrolló LocoMouse: un sistema de seguimiento de movimiento automatizado que captura los detalles finos de la locomoción en ratones.
«Es como dijo Tolstoy «, comenta Carey, «toda la locomoción normal es similar, pero cada tipo de locomoción anormal tiene su propia base neural». En esta paráfrasis de estilo libre de la oración inicial de la novela «Anna Karenina» de Tolstoi, ella captura la esencia del proyecto de investigación más reciente de su grupo.
En un nuevo estudio publicado en la revista científica eLife, el equipo de Carey utiliza LocoMouse para identificar «firmas locomotoras» muy detalladas para dos modelos de ratón diferentes. Estas firmas capturan con eficacia el patrón completo de los déficits de marcha de cada ratón. El análisis de la relación entre las firmas locomotoras y los patrones de los circuitos neurales afectados proporciona una hoja de ruta para vincular los déficits neurológicos y locomotores.
Relacionando los déficits neurológicos y locomotores
Dos ratones caminan a través de una línea sendero. Caminan lentamente con pasos pesados e inseguros. Está claro que ambos ratones sufren de déficits motores, pero de una manera algo diferente que es difícil de identificar a simple vista. ¿Qué pueden decir sus patrones únicos de caminar sobre la causa subyacente?
«Hace unos años, publicamos nuestros resultados iniciales con LocoMouse, centrándonos en un modelo de ratón llamado pcd, que significa Degeneración de células de Purkinje. Estos ratones carecen uno de los principales tipos de células en el cerebelo (células de Purkinje). Si bien los resultados iniciales de ese estudio fueron interesantes, no sabíamos qué tan general o específico sería el patrón de déficits», explica Carey .
«Tanto pcd como reeler han heredado mutaciones genéticas que afectan un área del cerebro llamada cerebelo», dice Ana Machado, autora principal del estudio. «El cerebelo es importante para el movimiento coordinado y para caminar normalmente entre especies».
Mientras que el daño neural en los ratones pcd se limita al cerebelo, los ratones reeler tienen un desarrollo y circuitos alterados en todo el cerebro. «El comportamiento locomotor de los ratones reeler y pcd es claramente diferente, y el reeler se ve más gravemente afectado. Aún así, los déficits de locomoción de ambos modelos parecen ampliamente ‘cerebelosos’ para un ojo entrenado. Nos preguntamos: ‘¿podemos capturar cuantitativamente las características compartidas y específicas? de locomoción en estos ratones?'», relata Machado.
La respuesta fue sí. Los investigadores encontraron deficiencias notablemente similares en la forma en que se coordinaba el movimiento entre las extremidades y el cuerpo. Sus movimientos de cola también se vieron afectados. Por lo general, los ratones controlan su cola para garantizar la estabilidad general, pero tanto pcd como reeler no pueden hacerlo. Como resultado, sus colas oscilan pasivamente como consecuencia del movimiento de sus extremidades. «Creemos que este patrón compartido de déficits refleja las características centrales del daño cerebeloso», dice Carey.
Además de las características compartidas, el equipo también identificó déficits específicos para caminar que eran exclusivos de los ratones carreteros. «La variabilidad del movimiento fue en general mucho mayor en estos ratones. Además, soportan su peso corporal con las extremidades delanteras, en lugar de las traseras. Como consecuencia, no pueden usarlas para conducir, lo que resulta en una trayectoria inestable», Machado. explica. Los investigadores atribuyen estas deficiencias adicionales a las diferencias en los circuitos cerebrales tanto en el cerebelo como en todo el cerebro.
Una hoja de ruta para estudiar los déficits locomotores
«Cuando comenzamos a estudiar los circuitos neuronales para la locomoción, siempre hubo una compensación entre la especificidad y la interpretabilidad de las medidas de comportamiento», recuerda Carey. «Con LocoMouse, hemos tratado de proporcionar tanto una descripción cuantitativa integral del comportamiento locomotor como un marco conceptual dentro del cual interpretar esos datos de alta dimensión».
«Ahora, tenemos una nueva hoja de ruta eso nos permitirá ir más allá de estos dos modelos de ratón y estudiar muchos más», dice Carey. «Tenemos una forma cuantitativa de mapear enormes conjuntos de datos de comportamiento de alta dimensión en las complejidades de los circuitos neuronales subyacentes. Este enfoque se puede extender a muchos más modelos de ratones, con diferentes manipulaciones de varias áreas del cerebro y tipos de células», concluye. .
Explore más
La innovadora herramienta LocoMouse arroja luz sobre los déficits motores Más información: Ana S Machado et al, Shared and specific signatures of locomotor ataxia in mutant mice, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.55356 Información del diario: eLife
Proporcionado por Champalimaud Center for the Unknown Cita: Hoja de ruta para vincular los déficits neurológicos y locomotores (24 de agosto de 2020 ) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-roadmap-linking-neurological-locomotor-deficits.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.