El cerebro está compuesto de regiones distintas que difieren en sus funciones y arquitectura celular. Por ejemplo, el hipocampo es un área conocida por su participación en la memoria y su disfunción en enfermedades como el Alzheimer, mientras que la neocorteza está involucrada enfunciones como la percepción, la conciencia y el lenguaje. El hipocampo tiene una sola capa celular curva, mientras que la neocorteza tiene seis capas apiladas. A nivel celular, aunque comparten tipos canónicos de interneuronas inhibidoras IN y neuronas excitatorias principales PN, sigue siendo en gran medida desconocido en qué medida un solo tipo en diferentes regiones del cerebro muestra similitud en la expresión génica, la forma axonal, la conectividad y los orígenes del desarrollo.
Para abordar este problema, los investigadores en el laboratorio de Hiroki Taniguchi, Ph.D., Líder del Grupo de Investigación en el Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia MPFI, aprovecharon una clase única de IN llamadas células de araña.sugiere que estas neuronas tienen una forma distintiva similar a un candelabro. Lo más importante, cuando sus procesos axonales se estiran y se conectan a las células vecinas, casi siempre lo hacen en la misma ubicación en esa neurona, el segmento inicial del axón, y en ninguna partede lo contrario. Estas poderosas conexiones inhibitorias controlan la salida de cientos de PN excitatorias vecinas. Estas características estereotipadas y el hecho de que las células de araña están presentes tanto en el hipocampo como en la neocorteza los convierten en un modelo ideal para estudiar las diferencias regionales en un solo tipo neuronal canónico.
Para visualizar diferentes tipos de células en el cerebro, los investigadores a menudo necesitan acceso genético a esa célula, la capacidad de expresar un gen de interés solo en, por ejemplo, células de araña, pero no neuronas vecinas. Hace años, Taniguchi desarrolló un método paraEl estudio de las células de los candelabros en el neocórtex, pero el acceso a los del hipocampo se ha mantenido difícil. Dos investigadores posdoctorales en el laboratorio de Taniguchi, Yugo Ishino, Ph.D. y Michael Yetman, Ph.D., siguieron sus pasos, examinando minuciosamente las moléculas hastaencontraron una que se expresaba de manera confiable en las células de la lámpara del hipocampo: la cadherina 6. Por suerte, ya existía un modelo de ratón que permitía al equipo aprovechar esta expresión génica y usarla para comparar las dos poblaciones de células.
Ahora con la capacidad de comparar estas dos poblaciones, el equipo descubrió que las células de araña en el hipocampo se expanden dos veces el tamaño de los cenadores axonales en la neocorteza e hicieron el doble de conexiones que sus contrapartes. Además, las células de araña del hipocampo nacieron en variasdías antes durante el desarrollo embrionario que los neocorticales. Finalmente, el equipo identificó un gen, la calretinina, en las células del hipocampo que no se expresó en las células neocorticales, lo que sugiere la posibilidad de que estas células también exhiban propiedades funcionales diferentes.
Los científicos se preguntaron qué factores determinaban las diferencias regionales en las características de estas células. ¿Los rasgos predeterminados por los genes que se establecieron al comienzo de la vida de la célula? ¿O el ambiente en el que 'crecieron' tuvo una influencia más fuerte?
Para responder a esta pregunta de naturaleza versus crianza, los investigadores tomaron células que crecerían para convertirse en células de araña en el hipocampo y las transplantaron a la neocorteza, y tomaron células que crecerían para convertirse en células de araña neocorticales y las transplantaron al hipocampo.Cada uno terminó asumiendo las características de sus nuevos vecinos, lo que implica que el entorno en el que crecieron influyó fuertemente en el destino de estas células.
Estos resultados, explicó Taniguchi, muestran que las modificaciones exquisitas de los tipos neuronales canónicos en diferentes regiones del cerebro pueden contribuir a su diversificación funcional. Los estudios futuros deberían dilucidar los mecanismos moleculares y celulares mediante los cuales el entorno regional controla las variaciones fenotípicas de los tipos neuronales.
Con el novedoso acceso genético a las células del candelabro del hipocampo desarrollado en el Laboratorio Taniguchi en MPFI, los neurocientíficos pueden comenzar a hacer preguntas sobre la función de estas células dentro de los circuitos de aprendizaje y memoria. La capacidad de manipular genes específicos dentro de estas células del candelabro del hipocampo puede permitirestudios más meticulosos de varias enfermedades, incluidas la epilepsia y la esquizofrenia, en las que estas neuronas han sido implicadas.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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