Las células estelares en el cerebro hacen que la memoria sea flexible
El aumento de calcio en los astrocitos del hipocampo induce la liberación conjunta de D-serina y glutamato a través de Best1. El glutamato liberado por las neuronas CA3 puede inducir la liberación local de norepinefrina al activar AMPAR presináptico en la terminal LC. Los astrocitos aumentan el tono NMDAR, que es importante para la depresión a largo plazo (LTD) homo y hetero-sináptica en las sinapsis cercanas. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
Como vivimos en un entorno que cambia dinámicamente, es importante que nuestro cerebro no solo aprenda cosas nuevas, sino que también modifique los recuerdos existentes. Esto se conoce comúnmente como «flexibilidad cognitiva». Sin esta habilidad, no seríamos capaces de adaptarnos al entorno alterado y seríamos vulnerables a tomar decisiones equivocadas al depender solo de recuerdos pasados.
Dirigidos por el director C. Justin Lee, los investigadores del Centro para la Cognición y la Socialidad del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) en Daejeon, Corea del Sur, informaron que los astrocitos, que son células en forma de estrella en el cerebro, regulan las funciones cognitivas flexibilidad. Específicamente, encontraron que la capacidad de los astrocitos para regular e integrar simultáneamente la plasticidad sináptica de las sinapsis cercanas es importante para facilitar la flexibilidad cognitiva.
Se cree que una menor flexibilidad cognitiva en trastornos cerebrales como el autismo, la esquizofrenia y Las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer son causadas por la función reducida de los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDAR). Si bien los NMDAR son receptores importantes para la plasticidad sináptica y son activados por varios agonistas y coagonistas, la fuente de uno de los coagonistas, la D-serina, ha sido controvertida. Usando la regulación de genes específicos de astrocitos, los investigadores demostraron que los astrocitos en realidad pueden sintetizar D-serina y liberarla a través del canal activado por calcio llamado Best1. Combinado con el conocimiento previo de que los astrocitos pueden liberar glutamato a través de Best1, la liberación conjunta de D-serina y glutamato indica que los astrocitos son reguladores ideales de la actividad NMDAR y la plasticidad sináptica.
En particular, los investigadores demostraron que La depresión heterosináptica a largo plazo (LTD), un fenómeno en el que las sinapsis inactivas se debilitan cuando las sinapsis cercanas se activan, está mediada por astrocitos y es fundamental para la flexibilidad cognitiva.
Inducción de LTD heterosináptica con LTP homosináptica en el momento del aprendizaje inicial permite la formación de memoria flexible y permite la flexibilidad cognitiva. La falta de LTD heterosináptico hace que se forme una memoria inflexible, lo que dificulta el aprendizaje de nueva información porque la memoria no se puede modificar adecuadamente. Crédito: Instituto de Ciencias Básicas
«Dado que cada astrocito está en contacto con más de 100 000 sinapsis, los astrocitos pueden controlar numerosas sinapsis e integrar la plasticidad sináptica simultáneamente», dijo Koh Wuhyun, el primer autor de este estudio.
En el informe, estudiaron el modelo de ratón Best1 knockout (Best1 KO) que carece de LTD heterosináptico debido a la reducción del tono NMDAR. En el experimento Morris Water Maze, que involucra a ratones que intentan encontrar una plataforma oculta, los ratones Best1 KO se desempeñaron de manera similar a los ratones de tipo salvaje en la sesión de aprendizaje inicial. Sin embargo, cuando la plataforma se reubicó en el lado opuesto, los ratones Best1 KO mostraron problemas en la modificación de la memoria.
Curiosamente, cuando el tono NMDAR mejoró en los ratones Best1 KO mediante la inyección de D-serina durante el período de aprendizaje inicial , su problema de modificación de la memoria se restauró en el experimento posterior. Este descubrimiento muestra que la flexibilidad de la memoria está determinada desde el momento del aprendizaje inicial, lo cual es diferente de la teoría propuesta anteriormente de que la plasticidad sináptica solo ocurre cuando se necesita la modificación de la memoria.
Además, los investigadores descubrieron que la norepinefrina y sus el receptor 1-AR puede activar los astrocitos y causar la liberación conjunta de D-serina y glutamato. Esto implica que la flexibilidad de la memoria puede determinarse por el grado de concentración y excitación durante el período de aprendizaje.
El director C. Justin Lee declaró: «Los estudios anteriores se han centrado principalmente en los cambios en las sinapsis específicas de los estímulos. El descubrimiento de este fenómeno en el que los cambios en una sinapsis pueden inducir cambios en las sinapsis cercanas durante el aprendizaje muestra que descubrir qué sucede con las otras sinapsis es importante para comprender el mecanismo del aprendizaje y la formación de la memoria». Y agregó: «Se espera que este estudio proporcione información valiosa sobre cómo aliviar o tratar los síntomas del autismo, la esquizofrenia y la demencia temprana, que se sabe que reducen la flexibilidad cognitiva».
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El descubrimiento de una nueva vía en el cerebro tiene implicaciones para el tratamiento de la esquizofrenia Más información: Wuhyun Koh et al, Astrocytes Render Memory Flexible by Releasing D-Serine and Regulating NMDA Receptor Tone in el Hipocampo, Psiquiatría Biológica (2021). DOI: 10.1016/j.biopsych.2021.10.012 Información de la revista: Biological Psychiatry
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Básicas Cita: Las células estelares del cerebro vuelven flexible la memoria (2021, 21 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-star-cells-brain-memory-flexible.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.