Las interneuronas corticales muestran actividades específicas de las capas
Ilustración de interneuronas que abarcan capas corticalesNYU LANGONEScientíficos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York han sondeado las capas más profundas de las cortezas cerebrales de ratones para registrar las actividades de las interneuronas inhibidoras cuando los animales están alertas y perceptivos. Los hallazgos del equipo revelan que estas células exhiben diferentes actividades según la capa cortical que ocupan, lo que sugiere un nivel de complejidad que no se había apreciado anteriormente. En su artículo publicado hoy en Science (2 de marzo), los investigadores también describieron las entradas estimulantes e inhibidoras que regulan estas células, agregando más detalles a la imagen de las operaciones de las interneuronas dentro del circuito cortical.
“Es un excelente ejemplo de análisis de circuitos y un verdadero tour de force experimental” dijo el neurocientífico Massimo Scanziani de la Universidad de California, San Diego, quien no participó en el trabajo.
Christopher Moore de la Universidad Brown en Providence, Rhode Island, quien tampoco participó en el…
La corteza cerebral de los mamíferos es un crisol de información, donde las señales de las entradas sensoriales, las emociones y los recuerdos se combinan y procesan para producir una percepción coherente del mundo. Las células excitadoras son el tipo más abundante de neuronas corticales y se cree que son las responsables de la transmisión y la integración de esta información, mientras que las interneuronas más raras inhiben las células excitadoras para suprimir el flujo de información. Las interneuronas son una especie de guardianes en la corteza, dijo Scanziani.
Bernardo Rudy y sus colegas de la Universidad de Nueva York tienen un interés de larga data en el procesamiento de información cortical, pero para el presente estudio, se centraron específicamente en las interneuronas porque mucho menos Se sabe acerca de ellas en comparación con las células excitatorias, dijo.
Aunque las interneuronas se distribuyen a lo largo de las seis capas distintas de la corteza de los mamíferos, las investigaciones de estas células en cerebros de animales vivos se han restringido en gran medida a las capas superficialesL1, L2 y L3 debido a las limitaciones de los microscopios utilizados para identificar células para el registro eléctrico.
Pero el equipo de Rudy ha inventado una técnica, llamada parche asistido por canalrodopsina, que le permite sondear más allá de los límites de la microscopio. Eso es porque la pipeta que usan para registrar también identifica las células. Rudy lo compara con una caña de pescar inteligente.
Imagina que estás pescando en aguas donde hay muchos tipos de peces, pero solo quieres salmón. Si estás pescando a ciegas, sacarás muchos peces que tendrás que devolver, le dijo a The Scientist. Ahora imagina que tienes una caña de pescar que te dice qué tipo de pez ha picado. Solo hay que sacar el salmón e ignorar el resto, explicó.
Para encontrar sus células particulares de interneuronas que expresan interesesomatostatina (Sst) en cortezas murinas vivas, los investigadores utilizaron ratones en los que estas células, y solo estas células, contenían canalrodopsina activador celular sensible a la luz. La pipeta de registro contiene una fuente de luz, explicó Rudy. Tocas una célula, haces brillar la luz, si esa célula tiene canalrodopsina, comienza a disparar potenciales de acción y sabes que tienes la célula correcta. Es importante destacar que la pipeta se puede sumergir más allá de las profundidades de visualización de un microscopio.
Con este enfoque, el equipo identificó y registró más de 90 interneuronas Sst dentro de las cortezas de ratones que estaban moviendo sus bigotes hacia adelante y hacia atrás. de forma alerta y exploratoria. Esa es una cantidad impresionante de grabaciones, escribió el neurocientífico Matthew Larkum de la Universidad Humboldt en Berlín en un correo electrónico a The Scientist. (Moore estuvo de acuerdo y calificó el esfuerzo de heroico).
Es importante porque es el primer trabajo que conozco que comprueba minuciosamente las propiedades de las células a través de todas las capas corticales, escribió Larkum. Esto descubrió propiedades que eran específicas de la capa.
De hecho, lo que Rudy y sus colegas encontraron fue que mientras la activación de las interneuronas Sst en las capas L2 y L3 tendía a ser suprimida durante el batido, en línea con las observaciones anteriores, las interneuronas Sst en la L4 y las capas L6 fueron generalmente activas. Las actividades de las células L5 Sst, como las de las capas superficiales, tendían a suprimirse.
El equipo continuó investigando cómo se regulaban las interneuronas Sst en cada capa. Se ha demostrado que otro tipo de interneurona, denominadas células vasoactivas intestinales que expresan péptidos (Vip), suprime las células Sst. Efectivamente, las entradas sinápticas de las células Vip a las células Sst fueron más fuertes en L2 y L3 que en L4 y L6, mostraron los investigadores. Por el contrario, se descubrió que la activación de las células Sst en L4 y L6 depende de la señalización a través de los receptores de acetilcolina de estas células.
Este resultado en sí mismo es interesante, dijo Moore, porque una variedad de estudios han demostrado que los colinérgicos el tono puede estar muy relacionado con la excitación y el enfoque atencional, como el que se observa durante el batido.
Aunque el artículo no examina cómo las actividades de estas células afectan la percepción, que es la gran pregunta abierta, dijo Scanziani, los hallazgos ayudan a restringir su hipótesis, dijo, y así ofrecer una mejor oportunidad de respuesta.
W. Muoz et al., Modulación específica de capa de inhibición dendrítica neocortical durante la vigilia activa, Ciencia, 355: 954-59, 2017.
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