Los neurocientíficos saben desde hace tiempo que las células cerebrales se comunican entre sí mediante la liberación de pequeñas burbujas llenas de neurotransmisores, una flota de vasos atracados a lo largo de los extremos neuronales listos para lanzarse cuando llega un gatillo.
Ahora, un estudio realizado en ratones por neurobiólogos de la Facultad de Medicina de Harvard revela que desmantelar las estaciones de acoplamiento que albergan estos vasos portadores de señales no interrumpe por completo la transmisión de señales entre las células.
Los experimentos del equipo, descritos el 17 de agosto en el diario neurona , sugiere la presencia de mecanismos que ayudan a mantener una comunicación parcial a pesar de las aberraciones estructurales graves.
"Nuestros resultados no solo abordan una de las preguntas más fundamentales sobre la actividad neuronal y la forma en que las células del cerebro se comunican entre sí, sino que también descubren algunas sorpresas", dijo Pascal Kaeser, autor principal del estudio y profesor asistente de neurobiologíaen HMS. "Nuestros hallazgos apuntan a una fascinante resistencia subyacente en el sistema nervioso".
La transmisión de señal ultrarrápida entre las neuronas es vital para la función neurológica y cognitiva normal. En el cerebro, la comunicación de célula a célula ocurre en la unión que conecta dos neuronas, una estructura conocida como sinapsis. En cualquier momento, el neurotransmisor-las vesículas transportadoras están en espera en las estaciones de acoplamiento designadas, llamadas zonas activas, cada una esperando un disparador para liberar su carga a través de la hendidura sináptica y llevarla a la siguiente neurona.
La fuerza y la velocidad de la señal están determinadas por la cantidad de vesículas listas y capaces de liberar su carga a la siguiente neurona.
Los neurocientíficos hasta ahora han conjeturado que destruir las estaciones de acoplamiento que albergan burbujas cargadas con neurotransmisores causaría que cesara toda comunicación de célula a célula. Los hallazgos del equipo de HMS sugieren lo contrario.
Para examinar la relación entre las estaciones de acoplamiento y la transmisión de señal, los investigadores analizaron las células cerebrales de ratones genéticamente alterados para carecer de dos proteínas de construcción clave, cuya ausencia condujo al desmantelamiento de toda la estación de acoplamiento.
Cuando los investigadores midieron la intensidad de la señal en neuronas a las que les faltaban estaciones de acoplamiento, observaron que esas células emitían señales mucho más débiles cuando la demanda de transmitir información era baja. Sin embargo, cuando estaban presentes desencadenantes más fuertes, estas células transmitían señales notablemente robustas, notaron los investigadores.
"Habríamos adivinado que la transmisión de la señal cesaría por completo, pero no fue así", dijo Shan Shan Wang, estudiante de posgrado en neurociencia en el laboratorio de Kaeser y coautor principal del estudio. "Sin embargo, las neuronas parecen retener algocomunicación residual incluso cuando falta una pieza clave de su aparato de comunicación "
La eliminación de un bloque de construcción de la zona activa, una proteína llamada RIM, condujo a una reducción de tres cuartos en el conjunto de vesículas listas para la liberación. La interrupción de otra proteína estructural clave, ELKS, resultó en un tercio menos listo paradesplegar vesículas. Sin embargo, cuando faltaban ambas proteínas, la reducción total en el número de vesículas liberables fue mucho menor de lo esperado. Más del 40 por ciento de las vesículas de una neurona permanecieron en un estado "listo para el lanzamiento" incluso con toda la estación de acoplamiento rotaabajo y vesículas que no se atracan
El hallazgo sugiere que no todas las vesículas listas para el lanzamiento necesitan acoplarse en la zona activa cuando llega un disparador. Las neuronas, dicen los investigadores, parecen formar una reserva crítica remota de vesículas que se pueden reunir rápidamente en tiempos de alta demanda.
"En ausencia de un sitio de atraque, observamos que las vesículas podrían ser rápidamente reclutadas desde lejos cuando surja la necesidad", dijo Richard Held, un estudiante graduado de HMS en neurociencia y coautor del artículo.
El equipo advierte que las implicaciones clínicas permanecen lejanas, pero dicen que sus observaciones pueden ayudar a explicar cómo los defectos en los genes responsables de hacer las estaciones de acoplamiento neuronales pueden estar implicados en una variedad de trastornos del desarrollo neurológico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Ekaterina Pesheva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
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