¿Formación de sinapsis simple?
Xenopus laevis renacuajoFLICKR, BIODIVLIBRARYLa formación de ciertos circuitos neuronales puede ser más simple de lo que se pensaba, según un artículo publicado esta semana (8 de enero) en The Journal of Neurociencia. Investigaciones anteriores indicaron que las neuronas se reconocen entre sí utilizando proteínas y receptores coincidentes, vinculándose preferentemente con tipos de células específicos. Pero en el circuito neuronal que hace que los renacuajos de Xenopus laevis naden en respuesta al tacto, las neuronas forman sinapsis según sus ubicaciones y si sus axones y dendritas se encuentran, en lugar de hacer sinapsis a través de un proceso de reconocimiento más complejo, los científicos mostrar. “Esperas que las células nerviosas crezcan para encontrar la que les gusta” dijo Alan Roberts, neurocientífico de la Universidad de Bristol en el Reino Unido y autor principal del estudio. «Estos experimentos sugieren que no es necesario». Simplemente crecen y hacen sinapsis con cualquier cosa, siempre que crezcan en la dirección correcta y… La enorme complejidad y precisión de las funciones neuronales nos hace pensar intuitivamente que las conexiones neuronales tienen que ser precisas y, de hecho, la mayoría de las investigaciones sobre el sistema nervioso de los adultos lo han confirmado, escribió en un artículo Wenchang Li, neurocientífico de la Universidad de St Andrews en Escocia. correo electrónico a El científico. Li, quien en el pasado trabajó con los autores de los artículos para caracterizar la red de natación de renacuajos, pero no participó en el presente estudio, agregó: Es sorprendente saber que las funciones neuronales pueden surgir de una red toscamente conectada. Roberts y sus colegas optaron por estudiar la red de natación de los renacuajos en parte porque tenían una idea clara de su entrada y salida. El tacto primero activa las neuronas sensoriales, que luego activan las neuronas generadoras de ritmo en la médula espinal y el cerebro posterior de los renacuajos, tanto en el lado derecho como en el izquierdo. Las neuronas dentro de la médula espinal y el rombencéfalo activan motoneuronas a ambos lados de X. laevis en un patrón alterno, lo que permite que el renacuajo nade. En estudios anteriores, Roberts y otros investigadores habían producido registros de células completas de más de 1500 neuronas involucradas en el X. laevis y determinaron que el comportamiento de natación activado por el tacto involucraba siete tipos diferentes de neuronas. En el estudio actual, los investigadores generaron grabaciones adicionales de células completas para comprender mejor el momento de la activación neuronal en la red y refinaron su comprensión de la neuroanatomía de la médula espinal y el rombencéfalo del renacuajo. Primero, los investigadores poblaron su modelo de la red de natación con soma de neuronas de los siete tipos involucrados en la red, distribuidos espacialmente en la médula espinal y el cerebro posterior. Luego usaron ecuaciones para predecir el crecimiento del axón desde el soma, variando el ángulo de crecimiento y la ramificación según las observaciones previas de cómo crecían los tipos de neuronas en los renacuajos. También asignaron dendritas a las neuronas, pero carecían de datos suficientes para modelar completamente todas las formas en que esas estructuras podrían crecer. Roberts y sus colegas también explicaron los efectos de las barreras, como la placa base de la médula espinal y una barrera dorsal equivalente a la ubicación del asta dorsal en los vertebrados adultos. Las neuronas varían en su capacidad para penetrar estas barreras. Los investigadores asignaron probabilidades para predecir si los axones y las dendritas formarían sinapsis cuando se encontraran y, utilizando su modelo, reconstruyeron la red de natación in silico. La red de natación generada por computadora resultó compartir muchas propiedades con las redes de natación en renacuajos, concluyeron los autores. El tacto simulado generó actividad neuronal rítmica y finalmente activó las motoneuronas en un patrón de natación. Joshua Sanes, un neurocientífico de la Universidad de Harvard que no participó en el estudio, calificó los resultados de los equipos como desconcertantes. La evidencia [de Roberts] es fuerte, dijo. Sin embargo, en varios otros sistemas, incluida la retina, que estudio, esta regla falla inequívocamente a la hora de explicar los patrones reales de conectividad. Un estudio del cableado neuronal en la retina del ratón publicado el año pasado en Nature arrojó resultados muy diferentes a los producidos por el equipo de Roberts, señaló Sanes. Las micrografías electrónicas revelaron que la proximidad de los axones a las dendritas no significaba necesariamente que formarían una sinapsis, el estudio mostró que ciertos tipos de células a menudo hacían sinapsis juntas, mientras que otras tendían a no formar sinapsis incluso cuando estaban entremezcladas. Aún así, Roberts está convencido de que hay más de una forma de formar una red neuronal. Él sugiere que las redes básicas como la red de natación de los renacuajos podrían formarse a medida que las neuronas hacen sinapsis en función de su proximidad, mientras que las redes más complejas pueden requerir que las neuronas se reconozcan entre sí. Li sugirió que las propiedades de la red de natación de renacuajos la hacen particularmente adecuada para un desarrollo simplificado. Las neuronas generadoras de ritmo en la médula espinal y el rombencéfalo, llamadas interneuronas descendentes, están acopladas eléctricamente y actúan colectivamente. Su excitación será mucho más fuerte que cualquier actividad sináptica errónea, dijo Li. Es probable que esta sea una medida integrada para dar robustez a la red. Tal vez la formación de circuitos simple observada en la red de natación de renacuajos podría funcionar en cualquier red, donde algunos mecanismos están en juego para darle robustez funcional a la red, sugirió. Roberts dijo que los resultados de su equipo podrían tener implicaciones para la medicina regenerativa, lo que sugiere que reconstruir ciertas redes neuronales humanas también podría ser más fácil de lo esperado. Con suerte, [estos nuevos resultados] motivarán a las personas a preguntarse si este argumento de proximidad puede desempeñar un papel en otros sistemas, dijo Sanes. Tal vez las personas han sido demasiado influenciadas por sistemas como la retina, donde realmente siento que la respuesta es diferente. A. Roberts et al., ¿Pueden las reglas simples controlar el desarrollo de un comportamiento generador de red neuronal vertebrado pionero? The Journal of Neuroscience, 34:608-21, 2014.
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