Las neuronas hablan sin sinapsis

Wikipedia, Andre KarwathEn las antenas de una mosca de la fruta, dos neuronas vecinas pueden evitar que se disparen entre sí, incluso si no comparten ninguna conexión directa, y ayudan al insecto a procesar los olores, según un estudio publicado hoy (21 de noviembre) en Nature. Este medio de comunicación, llamado acoplamiento efáptico, se produce cuando el campo eléctrico producido por una neurona silencia a su vecina, en lugar de enviar neurotransmisores a través de una sinapsis.

“[El acoplamiento efáptico] ha estado en la literatura durante mucho tiempo, pero hay muy pocos casos en los que estas interacciones hayan afectado el comportamiento en un organismo real” dijo John Carlson, biólogo de la Universidad de Yale que dirigió el estudio. «Esto es terra incognita».

Jean-Pierre Rospars del INRA en Francia predijo la existencia de estas interacciones efáticas en los órganos de los sentidos de las moscas en 2004. «Pero nada puede reemplazar una prueba experimental directa». según lo dispuesto ahora por [este nuevo estudio],” él…

En las antenas de Drosophila melanogaster, las neuronas olfatorias se agrupan en pelos llenos de líquido llamados sensilla. Cada sensillum contiene de dos a cuatro neuronas, todas sintonizadas con diferentes olores y agrupadas de formas específicas. Una neurona de fresa siempre puede estar emparejada con una neurona de pera, por ejemplo, explicó Carlson. Todas estas neuronas se han caracterizado muy bien, por lo que sabemos cómo están organizadas.

La alumna de Carlson, Chih-Ying Su, se centró en un sensillum llamado ab3, que contiene dos neuronas ab3A, que es sensible al hexanoato de metilo afrutado, y ab3B, que detecta 2-heptanona con aroma a plátano. Cuando Su expuso a las moscas a un flujo constante de hexanoato de metilo, la neurona A se disparó continuamente. Si lanzaba una breve ráfaga de 2-heptanona, la neurona B se disparaba y la neurona A se apagaba repentinamente. También sucedió lo contrario: un breve estallido de actividad en A silenció la actividad constante de B.  Su encontró las mismas interacciones en otros cuatro tipos de sensilla en la mosca de la fruta, así como en el mosquito de la malaria Anopheles gambiae.

A pesar de estas claras interacciones, las neuronas dentro de un sensillum no comparta ninguna sinapsis. Su confirmó esto al demostrar que las neuronas vecinas pueden inhibirse entre sí incluso después de una dosis de sustancias químicas que bloquean las sinapsis, incluso si sus patrones de picos no se coordinan, e incluso si las antenas se cortan, cortando el contacto con cualquier neurona central. En lugar de sinapsis, las neuronas probablemente se comunican a través del fluido que las rodea. Cuando uno dispara, crea un campo eléctrico que cambia directamente el flujo de iones a través del otro y cierra su actividad eléctrica.

Aunque este acoplamiento efáptico se ha visto en el cerebelo de ratas, dentro de un grupo de neuronas llamadas células de Purkinje, nadie sabía qué efecto tenía. Su, sin embargo, ha demostrado que es lo suficientemente fuerte como para influir en el comportamiento de las moscas.

Se centró en un sensillum diferente, en el que una neurona impulsa la atracción de las moscas por el vinagre de sidra de manzana y otra evita el dióxido de carbono. . Su impidió que la neurona del vinagre enviara señales al resto del sistema nervioso, inhibiendo la atracción de las moscas por el vinagre, pero manteniendo su repugnancia por el dióxido de carbono. Cuando las puso en un laberinto donde ambos brazos olían a dióxido de carbono pero uno también olía a vinagre, las moscas se dirigieron hacia el brazo con olor a vinagre, aunque no eligieron un brazo con olor a vinagre en ausencia de dióxido de carbono. Su neurona de vinagre, aunque separada del cerebro, aún podría inhibir su neurona de dióxido de carbono vecina. Cuando ambos químicos estaban en el aire, las moscas ya no eran repelidas por el dióxido de carbono.

Según los autores, estas respuestas podrían ser útiles para las moscas, que podrían estar inundadas por algún olor local y necesitan detectar débiles indicios de una nueva sustancia química que sopla en el viento.

Estos experimentos podrían cambiar la comprensión de los científicos sobre los sentidos químicos como el olfato y el gusto. Durante años, los científicos creyeron que el cerebro es responsable de integrar las respuestas de diferentes neuronas, que detectan individualmente la presencia de diferentes sustancias químicas. Pero el trabajo de Sus muestra que a través del acoplamiento efáptico, las neuronas de una mosca ya están computando información sobre los olores, antes de que sus señales lleguen al cerebro. La neurona es otro nivel a través del cual puede ocurrir el cálculo olfativo, dijo Carlson.

Lo mismo podría ocurrir también en humanos. Las neuronas de nuestras papilas gustativas están organizadas de manera similar a las de la sensila de una mosca, por ejemplo. ¿Ocurre el acoplamiento efáptico cuando comemos y bebemos? Esa es una implicación interesante que espero que la gente siga, dijo Carlson.

Carlson también cree que el descubrimiento tiene un valor práctico, ya que los insectos portadores de enfermedades y destructores de cultivos usan su sentido del olfato para encontrar huéspedes. y comida. Los olfativos son realmente importantes en el mundo real, dijo. Si puede inhibir las neuronas que los insectos usan para encontrar humanos y cultivos [estimulando a sus vecinos], eso podría ser muy útil.

C.-Y. Su et al., Inhibición no sináptica entre neuronas agrupadas en un circuito olfativo, Nature, doi:10.1038/nature11712, 2012.

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