La “ondulación” protege los nervios cuando la boca de la ballena se estira

FLICKR, AMILIA TENNAKOONCuando una ballena de aleta abre la boca para alimentarse de krill, el gigante ingiere más agua que comida; a veces, incluso más agua que el volumen de todo su cuerpo . Para adaptarse a tal expansión, el cetáceo tiene una bolsa en la parte inferior de la boca que se expande rápidamente.

“La bolsa se estira, y todo lo que hay en ella, todo el cableado, las tuberías y los nervios— necesita ser capaz de adaptarse a un aumento de longitud” dijo Margo Lillie, investigadora asociada de la Universidad de Columbia Británica. Pero no estaba claro cómo el tejido nervioso podía soportar la ingestión de ballenas sin lesionarse.

En un estudio publicado el 16 de febrero en Current Biology, Lillie y sus colegas descubrieron que estos nervios de ballena se estiran sin causar daños permanentes debido a dos niveles de «ondulación»: curvas de retroceso, esencialmente dentro de sus fibras. El principal nivel de ondulación, que se ha observado antes en los nervios de los mamíferos, enrolla eficazmente el…

Escaneo micro-CT de un nervio de ballena de aleta, que muestra ambos niveles de ondulación.  El primer nivel parece una corriente serpenteante de color azul en el centro del nervio. El segundo nivel parece pequeños bultos dentro del río.MARGO LILLIE

Este estudio elegante y técnicamente impresionante proporciona un ejemplo particularmente dramático del hecho de que los nervios, al igual que los tejidos ortopédicos más típicos como ligamentos, tendones y músculos , experimentan cargas mecánicas sustanciales durante el movimiento, dijo Sameer Shah, bioingeniero neuromuscular de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el estudio. Esto es importante para comprender cómo y por qué los nervios están diseñados de la forma en que lo están.

El equipo de Lillies había recolectado siete especímenes de Balaenoptera physalus de una estación ballenera comercial en Islandia. Mientras cortaba muestras de los nervios de ballena especializados durante un análisis inicial, dijo Lillie, le llamó la atención la extraña forma del núcleo. Los nervios flojos parecían estar enrollados con tanta fuerza que incluso el acto de retroceder en sí mismo podía causar daño. Es como tratar de doblar un flotador de piscina, dijo Lillie. Cuando abrimos [estos nervios de ballena], se podía ver una gran cantidad de ondulaciones, dijo Lillie. Fue en ese momento cuando me di cuenta de que habíamos estado pensando en términos de un nivel de ondulación, el tipo que tendría cualquier mamífero. Así que fuimos al escáner micro-CT.

Usando la máquina, una versión de mayor resolución y exposición más larga de los escáneres de tomografía computarizada normales, Lillie y sus colegas examinaron siete muestras de estos nervios y encontraron que el El núcleo nervioso tiende a enrollarse en la forma de un río serpenteante, como dijo Lillie, o una curva generada por un seno. Como era de esperar, vimos que el núcleo estaba ondulado, lo que permite que el nervio se alargue, dijo Lillie. Pero entonces adentro, inesperadamente, vimos un segundo nivel de ondulación dentro del núcleo, un montón de fascículos también estaban ondulados. Llegaron a la conclusión de que la primera capa de ondulación permite que el nervio se estire para alimentarse, mientras que la segunda capa permite que el nervio retroceda con fuerza después.

Es por eso que hay un segundo nivel de ondulación, dijo Lillie. No para lidiar con el estrés cuando son más largos, sino cuando son más cortos.

Las neuronas están expuestas a varias fuerzas mecánicas, dijo Daniel Suter, neurocientífico de la Universidad de Purdue que no participó en el estudio. investigar. Este estudio proporcionó nuevos conocimientos sobre cómo el sistema nervioso se adaptó anatómicamente en estos enormes animales para prevenir lesiones por estiramiento durante el comportamiento normal de alimentación.

Lillie se hizo eco de la idea de Shah de que su trabajo podría arrojar luz sobre cómo se desarrollan los nervios. Dado que este es un caso realmente extremo, ahora podemos hacer preguntas sobre los nervios que no pensamos hacer antes, dijo Lillie. En los últimos años, ha habido mucho interés en cómo crecen los nervios y responden al estrés. Esto no es algo que podamos resolver a partir de este estudio, pero al menos ahora sabemos qué preguntas hacer.

James Phillips, un ingeniero de tejidos del University College London que no participó en el estudio, señaló que los nervios humanos también podrían dañarse permanentemente si se estiran demasiado o demasiado rápido. El estudio de la ballena rorcual es una visión fascinante de la biomecánica nerviosa, dijo. Puede ayudar con nuestra comprensión de cómo los nervios pueden adaptarse a la elongación extrema, y también puede proporcionar ideas para los ingenieros de tejidos que buscan fabricar tejido nervioso artificial para su uso en medicina regenerativa.

M. Lillie et al., Se necesitan dos niveles de ondulación para empaquetar los nervios altamente extensibles en los rorcuales, Current Biology, doi:10.1016/j.cub.2017.01. 007, 2017.

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