Cambiar nuestro comportamiento en función de señales inesperadas de nuestro entorno es una parte esencial de la supervivencia. La capacidad de dejar lo que estás haciendo cuando las circunstancias lo exigen podría significar la diferencia entre evitar un vehículo en exceso de velocidad o ser atropellado. Un nuevo estudioen la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST ha profundizado en un mecanismo cerebral que puede regular dicha adaptación.
En el estudio, que fue publicado en eLife , los investigadores dirigidos por el Dr. Stefano Zucca de la Unidad de Investigación en Neurobiología de la OIST investigaron las células nerviosas del cuerpo estriado, una región del cerebro involucrada en el movimiento y la motivación. Aquí, las células nerviosas llamadas interneuronas colinérgicas NICactividad, liberando una sustancia química llamada acetilcolina cada vez que se disparan. Pero si el cerebro recibe un estímulo inesperado desde fuera del cuerpo, por ejemplo, un sonido sorprendente, los CIN dejarán de disparar brevemente.
"El propósito de estas pausas es un misterio", dijo el autor principal, el profesor Jeff Wickens. "Queríamos saber, ¿qué hacen estas pausas?" Para averiguarlo, su equipo manipuló la actividad de CIN con un método conocido como optogenética.Utilizaron un virus para reemplazar secciones del ADN de estas neuronas con genes que codifican canales iónicos sensibles a la luz. Luego, se implantaron filamentos ópticos en el cuerpo estriado de los ratones. Al hacer brillar un rayo láser en la célula a lo largo de los filamentos, los investigadores pudieron cambiar laCIN en modo activo o inactivo a medida que los ratones se mueven alrededor de su jaula, lo que les permite generar pausas en el disparo de CIN a voluntad.
El siguiente paso fue el más desafiante: usar electrodos insertados en células nerviosas individuales para registrar los impulsos eléctricos generados durante las pausas. Estudios previos registrados desde fuera de las neuronas, que solo pueden generar información limitada sobre los impulsos que generan. Para obtener unaCon un registro claro del potencial eléctrico, el equipo necesitaba mediciones directas desde el interior de la celda. Es más fácil decirlo que hacerlo: "Tienes que hacer un agujero dentro de una celda individual y conectar una sonda sin dañarla", dijo Wickens. "Es un trabajo extremadamente finoque el Dr. Zucca perfeccionó ".
Cuando generaron las pausas en la actividad de CIN, los investigadores observaron un efecto dominó en las neuronas a las que se conectan las CIN, neuronas llamadas neuronas de proyección espinosa SPN, que a su vez envían señales desde el cuerpo estriado al resto del tejido.Durante las pausas, debido a que las neuronas SPN recibieron una menor estimulación de las NIC, era menos probable que se dispararan, mostró el estudio. Estas pausas, entonces, dan importancia a los eventos de interrupción al silenciar efectivamente las señales de salida del cuerpo estriado.
Las paradas y los inicios en la actividad CIN pueden ser un mecanismo para controlar cómo los animales responden a los estímulos de su entorno, dice Wickens. Por ejemplo, dijo, "este mecanismo podría regular cómo un animal deja de comer cuando escucha un sonido desconocido."
"Las NIC solo constituyen el 1% de las células en el cuerpo estriado, pero tienen una gran influencia", dijo el profesor Wickens. "Son importantes para realizar cambios en el comportamiento y desempeñan un papel en los trastornos del movimiento como la enfermedad de Parkinsoncuando funcionan mal ".
Los investigadores ahora planean explorar el fenómeno con más detalle. "A continuación, nos gustaría ver si esta pausa ocurre en todas partes del cuerpo estriado al mismo tiempo, o si se limita a ubicaciones específicas", dice el profesor Wickens.Eso ayudará a revelar cómo afecta los comportamientos de un momento a otro, agrega.
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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