La corteza cerebral es una región cerebral altamente desarrollada, que permite funciones intelectuales como la percepción consciente, la anticipación de eventos y el lenguaje. Estas funciones están mediadas por conjuntos específicos de circuitos neuronales. Para comprender cómo emergen estos circuitos durante el desarrollo, investigadores deLa Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, en colaboración con un equipo estadounidense, investigó qué permite a las células madre neuronales generar subtipos sucesivos de neuronas a medida que el embrión crece. Al medir la actividad eléctrica de estos progenitores, descubrieron que es similar a una bateríacargados, los valores de voltaje de membrana aumentan a medida que el embrión se desarrolla y se crean nuevas neuronas. Para probar el papel de esta carga eléctrica, los neurocientíficos manipularon experimentalmente los valores de voltaje progenitor, lo que les permitió seleccionar qué tipo de neurona estaba naciendo. Estos resultados, publicadosen Celda , revela un papel inesperado para las propiedades de las células bioeléctricas en la generación de diversidad neuronal.
La corteza cerebral se caracteriza por una diversidad de tipos de células neuronales que se ensamblan durante el desarrollo para formar circuitos, funciones subyacentes como movimientos especializados e integración sensorial. Estos circuitos emergen en dos etapas: primero durante la embriogénesis, cuando nacen las neuronas, y más tardedespués de que nacemos, cuando las neuronas se contactan entre sí para formar circuitos cincelados por el entorno.
En el embrión, los diferentes tipos de neuronas corticales se crean secuencialmente en un orden bien definido por células madre llamadas progenitores neuronales, localizados en el interior del cerebro. "Nos preguntamos cómo estos progenitores podían saber qué tipo de neuronas fabricaban encada edad embrionaria ", explica Denis Jabaudon, profesor del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Medicina de la UNIGE.
La electricidad impulsa el comportamiento progenitor
Para abordar esta pregunta, el equipo de UNIGE adoptó un enfoque inusual. "Por lo general, los genes son considerados como las estrellas del desarrollo celular", explica Ilaria Vitali, un investigador del equipo. Aquí, nos centramos en otro jugador, las propiedades eléctricas de estosprogenitores ". Si bien el papel de las propiedades eléctricas en el funcionamiento normal de los circuitos neuronales está bien establecido, hasta ahora solo había poca información sobre el papel de la carga eléctrica en las propiedades progenitoras. Usar una pipeta de diámetro inferior a dos micras para perforar la célulamembrana, los neurocientíficos pudieron medir la carga eléctrica de los progenitores neuronales a medida que la corteza se formaba en embriones de ratón. "Lo que descubrimos es que a medida que el embrión crece y los tipos de neuronas se vuelven más complejos, aumentan los valores de voltaje de los progenitores".Denis Jabaudon.
Un interruptor eléctrico para generar subtipos neuronales distintos
Para manipular este proceso, los científicos luego modificaron las células embrionarias genéticamente. "Expresamos pequeños canales sintéticos en la superficie de los progenitores, lo que nos permitió manipular su voltaje a voluntad cargando o descargando estas células", explica Sabine Fièvre, uncoautor en el estudio e investigador del equipo de UNIGE. "Y resulta que si los progenitores se cargan artificialmente temprano en la embriogénesis, generan prematuramente neuronas normalmente nacidas más tarde". "Por el contrario, si damos de alta a los progenitores, generanneuronas que normalmente nacen antes en la vida del embrión ", agrega Denis Jabaudon.
Estos resultados demuestran que la actividad bioeléctrica de los progenitores desempeña un papel central en la generación de diversidad neuronal. Esto podría ayudar a explicar cómo algunos trastornos neurológicos asociados con la actividad eléctrica anormal, como la epilepsia, afectan el desarrollo del cerebro durante la embriogénesis.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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