Estudio muestra cómo algunas neuronas compensan la muerte de sus vecinas
Todas las neuronas motoras e interneuronas en la médula espinal larval están marcadas con peroxidasa de rábano picante (magenta). El subconjunto de neuronas motoras utilizadas en este estudio está etiquetado con un reportero transgénico (verde). Crédito: Robert Carrillo, PhD, y Yupu Wang
Nuestros cerebros son redes complicadas de miles de millones de neuronas que transmiten información constantemente a través de las sinapsis, y esta comunicación es la base de todos nuestros pensamientos y movimientos.
Pero, ¿qué sucede con el circuito cuando muere una neurona? ¿Pueden otras neuronas a su alrededor tomar el relevo para mantener el mismo nivel de función?
De hecho, pueden, pero no todas las neuronas tienen esta capacidad, según una nueva investigación de la Universidad de Chicago. Al estudiar varios pares de neuronas que inervan distintos músculos en un modelo de mosca de la fruta, los investigadores descubrieron que algunas neuronas compensan la pérdida de un compañero vecino.
Los resultados, publicados el 17 de febrero de 2021 en Journal of Neuroscience , son un paso en la dirección de comprender la plasticidad del cerebro y usar ese conocimiento para comprender mejor no solo el desarrollo normal, sino también las enfermedades neurodegenerativas.
«Ahora que sabemos que algunas neuronas pueden compensar cuando otras neuronas mueren, podemos preguntarnos si este proceso también puede ocurrir en enfermedades neurológicas», dijo Robert Carrillo, Ph.D., profesor asistente de Genética Molecular y Biología Celular y autor correspondiente del artículo.
Debido a que el cerebro humano es increíblemente complejo, los investigadores utilizan el modelo comparativamente simple de la mosca de la fruta para investigar los conceptos fundamentales de la neurociencia que podrían traducirse potencialmente en nuestros cerebros de orden superior.
Para comprender mejor cómo el cerebro se adapta a la estructura cambios estructurales y funcionales, Carrillo y el estudiante graduado Yupu Wang examinaron el sistema neuromuscular de la mosca de la fruta, donde cada músculo está inervado por dos neuronas motoras. Si bien se sabe que las neuronas pueden alterar su actividad cuando ocurren perturbaciones en sus propias sinapsis, un proceso conocido como plasticidad sináptica, se preguntaron qué sucedería si se eliminara una neurona del sistema. ¿Responderían las otras neuronas y compensarían esta pérdida?
Los músculos están marcados con faloidina (azul). Los terminales axónicos de las neuronas motoras que inervan los músculos están etiquetados con un indicador transgénico (verde). Crédito: Robert Carrillo, PhD, y Yupu Wang
No es una pregunta fácil de responder: eliminar neuronas individuales sin destruir simultáneamente otras neuronas es difícil, y también es difícil medir la actividad inicial de una sola neurona. Los investigadores resolvieron esto expresando genes que promueven la muerte celular en un subconjunto muy específico de neuronas motoras. Luego usaron imágenes y registros electrofisiológicos para aislar la actividad de la única neurona restante en el par.
En un músculo, encontraron que la neurona restante expandió su eje sináptico y compensó tanto la neurotransmisión espontánea como la evocada. de su vecino desaparecido. Sin embargo, cuando los investigadores realizaron el mismo procedimiento en otros dos músculos, encontraron que la neurona restante no compensó la pérdida de su vecino.
«Parece que algunas neuronas tienen la capacidad de detectar y compensar para su neurona vecina, y otras no», dijo Wang, quien está realizando sus estudios de posgrado en el Comité de Desarrollo, Regeneración y Biología de Células Madre.
Eso podría deberse a que, como descubrieron los investigadores, cada neurona tiene diferentes propiedades funcionales. La neurona que compensó la pérdida de su vecina también contribuyó más a la actividad general del músculo en condiciones de referencia.
Esto dejó a los investigadores con una pregunta intrigante: ¿Cómo sabe la neurona restante cuánto debe hacer? ¿compensar? Ellos plantearon la hipótesis de que los pares de neuronas trabajan juntos para establecer un «punto de referencia» para la actividad en la formación del circuito. De hecho, descubrieron que si el vecino de la neurona nunca forma sinapsis, si el sistema nunca supo que se suponía que debía obtener información de dos neuronas, entonces la neurona restante no lo compensará.
Eso deja la esperanza de que más estudios puedan ayudar a aclarar si las neuronas cuyos vecinos están afectados por enfermedades neurogenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), que provoca la muerte progresiva de las neuronas y la pérdida de la función muscular, podría mostrar plasticidad sináptica.
A continuación, los investigadores están estudiando el mecanismo que provoca la compensación. Esperan comprender mejor cómo se envía la señal de que la neurona ha muerto y cómo esa señal a su vez hace que la otra neurona compense.
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Las neuronas muestran estilos distintos cuando interactúan con el mismo compañero muscular Más información: Yupu Wang et al, Structural and Functional Synaptic Plasticity Induced by Convergent Synapse Loss in the Drosophila Neuromuscular Circuito, The Journal of Neuroscience (2021). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1492-20.2020 Información de la revista: Journal of Neuroscience
Proporcionado por el Centro Médico de la Universidad de Chicago Cita: El estudio muestra cómo algunas neuronas compensan la muerte de sus vecinos (2021, 17 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-neurons-compensate-death-neighbors.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.