Ubicado en lo profundo del centro del cerebro de los vertebrados hay un centro de control de movimiento e integración multisensorial llamado colículo superior. En los roedores, esta región del cerebro integra entradas multisensoriales: señales visuales, sonidos, información táctil y olores.- y envía señales de salida a una variedad de centros de control motor en el cerebro, coordinando los movimientos del animal en respuesta a su entorno.
Aunque el colículo superior compone una porción relativamente pequeña del volumen del cerebro en los ratones, es una potencia de procesamiento, en parte, porque está formado por capas celulares precisas que organizan y refinan los patrones de señalización.
Ahora, un equipo de investigadores dirigido por Michael Fox, profesor del Instituto de Investigación Biomédica Fralin en VTC, ha descubierto un vínculo clave en cómo se desarrollan las capas de este centro de procesamiento para decodificar las señales visuales del ojo y regular los instintos clave de supervivencia en ratones.El estudio fue publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
"Esta región del cerebro es interesante porque integra datos de múltiples entradas sensoriales, ayuda a formar una imagen binocular del mundo y luego dicta los comportamientos innatos del animal, como huir de un depredador o cazar presas, basándose en esosdatos ", dijo Fox, quien también es director de la Escuela de Neurociencia de la Facultad de Ciencias de Virginia Tech.
Durante el desarrollo temprano del cerebro, semanas antes de que un ratón abra los ojos por primera vez, las neuronas extienden procesos axonales largos desde la parte posterior del ojo, formando el nervio óptico. Estas células en crecimiento eventualmente se ramifican para dar forma a miles de conexiones intrincadas en forma precisaregiones del cerebro, incluido el colículo superior.
La forma en que estas células saben dónde migrar sigue siendo en gran medida un misterio, dice Fox. Pero comprender esta fase clave del desarrollo podría proporcionar nueva información que podría ayudar a los investigadores en estudios futuros a identificar formas de regenerar las fibras del nervio óptico lesionadas.
"Si nuestro objetivo es regenerar algún día los circuitos cerebrales dañados para restaurar la visión, primero debemos saber cómo hacer que los axones de la célula crezcan hasta un destino preciso en el cerebro", dijo Fox.
Fox y su equipo examinaron cómo un subtipo específico de células del nervio óptico, las células ganglionares retinianas ipsolaterales, encuentra su camino hacia el colículo superior durante el desarrollo del cerebro.
Los investigadores utilizaron un virus para identificar con qué tipos de neuronas las células ganglionares de la retina se conectaban una vez dentro del colículo superior. Esto los llevó a identificar dos proteínas que acompañan a la formación de este circuito.
Una proteína, emitida por un tipo de neurona excitadora en el colículo superior, atrae a la célula del nervio óptico más cerca como una baliza de localización molecular. Una vez que la célula migratoria está en el lugar correcto, esta proteína se acopla en una proteína receptora perfectamente ajustada ubicada enla membrana de la célula nerviosa. Esta reacción química le dice a la célula que ha llegado a su destino.
Cuando la molécula baliza, llamada nefronectina, está ausente, una capa visual del colículo superior no se forma correctamente y los ratones tienen problemas para cazar presas.
El colículo superior del ratón se ha estudiado extensamente durante más de 60 años. Aunque está presente en todas las especies de mamíferos, en los humanos esta región del cerebro ocupa menos volumen relativo y se cree que desempeña un papel en la estabilización de nuestra imagen de un mundo en movimiento alcontrolando los movimientos de la cabeza, el cuello y los ojos.
Fox dice que este estudio representa una colaboración de investigación temprana entre los investigadores del Children's National Hospital y el Fralin Biomedical Research Institute. Recuerda cuando el vicepresidente de Ciencias de la Salud y Tecnología de Virginia Tech, Michael Friedlander, conectó a Fox y Jason Triplett, investigador principal del Children's National Hospitalen Washington, DC, hace siete años.
"Hablamos sobre el estudio de cómo estas neuronas se proyectan hacia el colículo en 2013, y desde entonces hemos trabajado juntos en numerosos proyectos financiados con subvenciones", dijo Fox. "Este documento nació de esas primeras discusiones".
Los primeros coautores del estudio trabajaron en el laboratorio de Fox en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin: Jimmy Su, profesor asistente de investigación, y Ubadah Sabbagh, un ex asistente de investigación graduado durante el tiempo del estudio, que ahora es investigador postdoctoral enMIT.
Otros colaboradores de la investigación incluyen a Yuchin Albert Pan, profesor asociado en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin; Yanping Liang, asistente de investigación en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin; Lucie Olejnikova, ex investigadora postdoctoral en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin; Karen Dixon,un técnico de investigación en el laboratorio de Triplett; Ashley Russell, ex becaria de investigación postdoctoral en el Children's National Hospital; y Jiang Chen, un ex investigador postdoctoral en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin.
Esta investigación fue apoyada en parte por el National Eye Institute.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Tecnología de Virginia . Original escrito por Whitney Slightham. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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