Un cerebro sano tiene la proporción justa de células que mejoran las señales neuronas excitadoras y células que atenúan las señales neuronas inhibidoras. Estos dos conjuntos de neuronas comienzan a verse exactamente iguales, entonces, ¿qué determina su papel?
Un nuevo estudio en modelos animales del Instituto de Investigación Scripps TSRI sugiere que la estimulación del mundo exterior guía el desarrollo temprano de estas neuronas para que las neuronas inhibidoras se dividan en dos tipos diferentes de neuronas, cada una con un trabajo diferente en el cerebro.Esto agrega otro nivel de complejidad y regulación a este circuito.
Si estos hallazgos son válidos en humanos, podrían proporcionar información sobre cómo se desarrollan los circuitos cerebrales y cómo las futuras terapias podrían tratar mejor los trastornos neurológicos como el autismo, la esquizofrenia y la depresión.
"La función de las neuronas inhibidoras en los circuitos en desarrollo se define en las primeras etapas de desarrollo de lo que se pensaba anteriormente, y se define, al menos en parte, por las respuestas de las neuronas a la información sensorial", dijo el autor principal del estudio Hollis Cline, presidentedel Departamento de Neurociencia Molecular y Celular y director del Centro de Neurociencia Dorris en TSRI.
El estudio fue publicado el 26 de mayo de 2016 en la revista neurona .
Una ventana al desarrollo temprano
En el estudio, Cline y sus colegas usaron una técnica llamada in vivo imagen de lapso de tiempo, que les permitió rastrear el desarrollo de neuronas individuales a lo largo del tiempo. Eligieron renacuajos para el experimento, que, además de ser lo suficientemente translúcidos para ver las neuronas en acción, corresponden a las etapas del desarrollo cerebral que ocurren antes denacimiento de mamíferos.
Los renacuajos en el experimento nadaban libremente bajo un panel de luces cambiantes, que imitaban lo que verían si estuvieran nadando en una corriente. Los investigadores descubrieron que algunas neuronas inhibidoras fortalecían sus conexiones y su propensión al fuego en respuesta a las luces, solocomo las neuronas excitadoras. Una segunda población de neuronas inhibidoras disminuyó sus conexiones y actividad de disparo en respuesta a las luces.
El equipo buscó firmas bioquímicas y otros marcadores que distinguen las neuronas excitadoras e inhibidoras, pero no encontró marcadores conocidos en esta etapa temprana, lo que los llevó a concluir que la estimulación visual podría desencadenar la expresión de ciertos genes que hacen que los tipos de neuronas sean diferentes.
En otras palabras, algunas neuronas podrían no estar preprogramadas para tener una determinada función; en cambio, sus experiencias podrían determinar cómo se desarrollan.
"La gran sorpresa fue que las neuronas que se ven muy similares tienen respuestas de plasticidad opuestas a la experiencia", dijo Hai-yan He, investigador principal de investigación de TSRI, primer autor del estudio.
"Fue una gran sorpresa que la experiencia desempeñara un papel tan importante tan temprano en el desarrollo del cerebro", agregó Cline.
Pistas para un mejor diseño de medicamentos
En el cerebro sano, las neuronas inhibidoras trabajan en un circuito con neuronas excitadoras para garantizar que las neuronas excitadoras no se disparen demasiado o muy poco. ¿Cómo podrían estos dos tipos opuestos de neuronas inhibidoras trabajar juntas en un circuito para controlar las neuronas excitadoras?? Los investigadores sugieren que un tipo de neurona inhibitoria inhibe a los otros inhibidores, agregando una segunda capa de control a este complicado sistema y manteniendo el circuito general en equilibrio.
Dijo que será importante tener en cuenta ambos subtipos de neuronas inhibidoras al desarrollar nuevas terapias para los trastornos neurológicos. Si los científicos desarrollan un tratamiento para aumentar la respuesta de todas las neuronas inhibidoras, por ejemplo, podrían enviar el sistema más lejos inadvertidamenteequilibrar.
"Si apuntas una terapia a toda la población y no tienes en cuenta la diversidad dentro de esa población, entonces no vas a lograr el resultado deseado", dijo He.
Los investigadores notaron que se necesitan más estudios para comprender exactamente qué parte de la identidad de una neurona es impulsada por la experiencia y qué determina los dos tipos de neuronas inhibitorias.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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