Los neurocientíficos de la Universidad de Massachusetts Amherst que examinaron neuronas identificadas genéticamente en el prosencéfalo de un pájaro cantor descubrieron un panorama notable de fisiología, codificación auditiva y roles de red que reflejaban los del cerebro de los mamíferos.
La investigación, publicada el 13 de mayo en Biología actual , avanza la comprensión del funcionamiento fundamental de los circuitos cerebrales complejos. Sugiere que los tipos de células antiguas en el palio, las regiones externas del cerebro que incluyen la corteza, probablemente conservaron características durante millones de años que son los componentes básicos decognición avanzada en aves y mamíferos.
"Nosotros, como neurocientíficos, nos estamos dando cuenta de que las aves pueden hacer cosas sofisticadas y tienen circuitos sofisticados para hacer esas cosas", dice el neurocientífico del comportamiento Luke Remage-Healey, profesor asociado de ciencias psicológicas y cerebrales y autor principal del artículo.
Por primera vez, el equipo de neurocientíficos, incluido el autor principal Jeremy Spool, quien trabajó como becario postdoctoral de los Institutos Nacionales de Salud NIH en el laboratorio de Remage-Healey, utilizó optogenética viral para definir las identidades moleculares de las células excitadoras e inhibidorastipos en pinzones cebra Taeniopygia guttata y relacionarlos con sus propiedades fisiológicas.
"En la comunidad de pájaros cantores, hemos tenido el presentimiento durante mucho tiempo de que cuando registramos las firmas eléctricas de estos dos tipos de células, decimos: 'esa es una neurona excitadora putativa, esa es una neurona inhibidora putativa'.sabemos que estas características se basan en la verdad molecular ", dice Remage-Healey." Sin poder identificar los tipos de células con estos virus, no podríamos aprender cómo las características de las células y la red se asemejan a las de los mamíferos, porque las arquitecturas cerebrales son muy diferentes ".
El equipo de investigación usó virus de una colección curada por el coautor Yoko Yazaki-Sugiyama en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón para realizar experimentos optogenéticos virales en el cerebro. Con optogenética, el equipo usó destellos de luz para manipular unotipo de célula independiente de la otra. El equipo apuntó a neuronas excitadoras frente a inhibidoras utilizando los promotores CaMKII \ beta y GAD1, respectivamente en el palio auditivo del pinzón cebra para probar predicciones basadas en el palio de mamíferos
"Hay tanto trabajo sobre la fisiología de estos diferentes tipos de células en la corteza de los mamíferos que pudimos alinear una serie de predicciones sobre qué características pueden tener o no las aves", dice Spool.
Las poblaciones de CaMKII ^ {TM} y GAD1 en el pájaro cantor eran distintas "exactamente en las proporciones que cabría esperar del cerebro de los mamíferos", dice Spool. Con las poblaciones de tipos de células aisladas, los investigadores luego examinaron sistemáticamente si cada población correspondería a la fisiologíade sus homólogos mamíferos.
"A medida que avanzábamos, una y otra vez estas poblaciones de células actuaban como si fueran esencialmente de la corteza de los mamíferos de muchas formas fisiológicas", dice Spool.
Remage-Healey agrega: "La correspondencia entre la corteza en los mamíferos y lo que estamos extrayendo con los tipos de células identificados molecularmente en las aves es bastante sorprendente".
Tanto en aves como en mamíferos, se cree que estas neuronas apoyan funciones cognitivas avanzadas, como la memoria, el reconocimiento individual y el aprendizaje asociativo, dice Spool.
Remage-Healey dice que la investigación, apoyada por subvenciones de los NIH, ayuda a delinear "los aspectos básicos de cómo funciona el cerebro". Conocer los aspectos prácticos construye las bases necesarias para desarrollar avances que podrían conducir a intervenciones neurológicas para trastornos cerebrales.
"Esto puede ayudarnos a descubrir qué diversidad cerebral existe al desempacar estos circuitos y las formas en que pueden salir mal", dice Remage-Healey.
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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