¿Cómo se produce la memoria? ¿Y qué pasa con el movimiento o el pensamiento? Un elemento clave para comprender todas estas funciones cerebrales son las sinapsis. Una sinapsis es el punto de contacto entre dos neuronas, donde una señal se transmite en una dirección, desde una neuronaa otra. Específicamente, desde la parte presináptica de una neurona, a la parte post-sináptica de otra neurona. Este proceso de comunicación involucra muchos tipos de proteínas y nos permite, por ejemplo, memorizar el nombre de un amigo. Además, las sinapsisno solo pase 'mensajes' de una neurona a otra, sino que también mantenga la fuerza de transmitir dichos 'mensajes' durante un período corto o largo, desempeñando así un papel principal en la formación de la memoria.
Se cree que el mal funcionamiento sináptico subyace en las primeras etapas de las enfermedades neurodegenerativas, como las enfermedades de Parkinson y Alzheimer. Por eso, comprender la progresión de la enfermedad dentro de la sinapsis puede conducir al desarrollo de medicamentos para controlar tales enfermedades. Sin embargo, un problemacuando se estudian las sinapsis es que son demasiado pequeñas para el acceso directo con las herramientas de grabación. Incluso con un microscopio potente, es difícil ver lo que sucede dentro de una sola sinapsis. Pero los investigadores del Instituto de Ciencias y Tecnología de Okinawa OISTy la Universidad de Doshisha han encontrado una solución a este problema. Han descubierto un método para crear una sinapsis que es lo suficientemente grande como para permitirles monitorear directamente los eventos que ocurren dentro de la estructura sináptica.
en un artículo publicado en El diario de la neurociencia , Dr. Dimitar Dimitrov, de la Unidad de Función Sináptica Molecular y Celular de OIST dirigida por el Profesor Tomoyuki Takahashi, y sus colegas describen un nuevo método para cultivar sinapsis gigantes en placas de cultivo. Toman células neuronales frescas de regiones específicas de cerebros de ratones, las cultivanen un plato de cultivo, y dejar que formen sinapsis gigantes. Estas sinapsis gigantes son distintas de las sinapsis pequeñas convencionales. En estas sinapsis gigantes, la parte presináptica de una neurona no solo 'toca' la parte post-sináptica de otra neurona,pero envuelve todo el cuerpo celular de la neurona postsináptica.
Este avance se realizó después de muchas pruebas y errores. Los científicos han estudiado los mecanismos sinápticos utilizando rodajas de ratones frescos o preparaciones de cultivo convencionales de pequeñas sinapsis. Las rodajas de cerebro recién preparadas pueden proporcionar a los investigadores grandes sinapsis, pero se deterioran rápidamente y puedenmantenido y estudiado solo por un día. Un período tan corto no permite a los investigadores realizar experimentos relacionados con la composición molecular de las neuronas y la expresión génica dentro de las neuronas: experimentos que involucran proteínas creadas dentro de las neuronas. Para colmo, las rebanadas cerebrales son densamentelleno de células y no lo suficientemente transparente como para realizar estudios de imágenes de alta resolución.
En cambio, las preparaciones de cultivo convencionales son viables durante períodos más largos y su organización simple de la capa celular las hace ideales para la obtención de imágenes de microscopía. Pero el tamaño de la sinapsis individual es demasiado pequeño para mostrar en detalle lo que está sucediendo dentro de la sinapsis.
Dimitrov y sus colegas querían combinar las ventajas de las dos técnicas: grandes sinapsis en la cultura ". Inicialmente, no era posible reproducir de manera consistente estas grandes sinapsis en la cultura", recuerda Dimitrov ". Luego descubrimos algunos factores específicos que son necesariospara promover la formación de las sinapsis gigantes "
El siguiente paso será utilizar este modelo para explorar cómo las proteínas se relacionan con la fuerza de la transmisión del "mensaje" en la parte presináptica de una neurona. Para que estos estudios sean posibles, los científicos deben combinar técnicas de imágenes microscópicas otécnicas genéticas, que les permiten comprender la función de la proteína, con otras técnicas de grabación. Estas últimas técnicas se centran en las propiedades eléctricas de las neuronas. En otras palabras, se trata de técnicas electrofisiológicas que pueden registrar simultáneamente el 'mensaje' transmitido.
El cultivo de la sinapsis gigante ya ha mostrado algunos resultados alentadores en esta dirección de investigación. Los científicos pudieron grabar imágenes en vivo de la sinapsis en alta resolución mientras registraban simultáneamente las señales eléctricas que se transmitían entre las neuronas ". Esta técnica tiene un gran potencialpara ayudarnos a entender cómo funcionan las sinapsis. Proporcionará una mejor y más profunda comprensión de lo que está sucediendo en las sinapsis ", dijo el profesor Takahashi.
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Materiales proporcionado por Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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