En cuanto a las células, las neuronas son bastante raras.
La mayoría de las otras células vienen en forma de gotas esféricas con un núcleo central. Pero las neuronas vienen en una variedad de formas salvajes y puntiagudas, con proyecciones ramificadas que brotan de sus pequeños cuerpos celulares en todas las direcciones.
A diferencia de sus hermanos, las neuronas tienen regiones distintas. Allí está el cuerpo celular, hogar del núcleo. Luego vienen los axones y las dendritas, las partes de la neurona que transportan y reciben la señal que envían brazos largos y delgados para formar conexiones, llamadas sinapsis, con otras neuronas.
Ahora la investigación dirigida por investigadores de la Facultad de medicina de Harvard y el Departamento de células madre y biología regenerativa HMS-FAS de la Universidad de Harvard sugiere que partes de la neurona son mucho más complejas de lo que se pensaba.
Los hallazgos del equipo, descritos el 17 de enero Naturaleza , agregue otro giro en la comprensión en constante evolución de las células nerviosas que forman nuestros cerebros.
Durante el desarrollo del cerebro, las proyecciones de una neurona se extienden grandes distancias, a veces muchos miles de anchos del cuerpo celular desde su núcleo, para formar las conexiones sinápticas tan críticas para la función cerebral.
¿Podría estar tan lejos del centro de comando de la célula otorgar cierto grado de independencia a los tentáculos de señalización de la célula nerviosa? ¿Podría el axón de una neurona ser más que un despachador de mensajes, llevando impulsos nerviosos de una célula a la siguiente? De hecho, ¿podrían los axones, de hecho,tomar decisiones por su cuenta?
Estas son las mismas preguntas que el equipo ha estado investigando, y ya están descubriendo algunas sorpresas.
"No somos los primeros en pensar que debe haber cierta autonomía", dijo Jeffrey Macklis, neurocientífico de la Facultad de medicina de Harvard y profesor de Max and Anne Wien de células madre y biología regenerativa en la Universidad de Harvard. "varias horas para que un cono de crecimiento regrese a su núcleo para un 'próximo comando', y al observar el crecimiento del axón en el laboratorio ha quedado claro que los conos de crecimiento pueden moverse hacia objetivos incluso si se separan de sus cuerpos celulares ".
Todas estas observaciones llevaron a Macklis y sus colegas a preguntarse si distintos tipos de conos de crecimiento podrían ejercer una autonomía distinta al conectar los circuitos exquisitamente complejos del cerebro.
Macklis y sus colegas desarrollaron nuevos enfoques experimentales y analíticos que les permitieron rastrear las huellas moleculares de actividades que ocurren en regiones separadas de la misma neurona. Los enfoques permiten a los investigadores separar el trabajo de los axones del trabajo de los cuerpos celulares yhacerlo para "auditar" efectivamente lo que cada uno está haciendo durante el desarrollo del cerebro.
Las mayores sorpresas vinieron al auditar los conos de crecimiento de la neurona, las puntas más externas de los tentáculos axonales, que se convierten en las sinapsis de señalización. Esta porción contenía gran parte de la maquinaria molecular de una célula independiente, incluidas las proteínas involucradas en el crecimiento, el metabolismo,señalización y más.
Este hallazgo, dice Macklis, desafía el dogma de que el núcleo y el cuerpo celular son los centros de control de la neurona. En cambio, propone una red más compleja de toma de decisiones y la existencia de unidades semi-independientes lejos del comando central.
"Lo que sugieren nuestros resultados es que los conos de crecimiento son capaces de tomar información del mundo exterior, tomar decisiones de señalización localmente y funcionar de manera semiautónoma sin el cuerpo celular", dijo. "Es una forma completamente nueva de pensar acerca deneuronas "
El cuerpo celular de una neurona se ha considerado tradicionalmente como una computadora central con axones como cables de cobre dirigidos a sus sinapsis. Pero este nuevo trabajo sugiere otro modelo. Macklis propone que el cuerpo celular puede ser como un servidor conectado a un dispositivo inteligentePC que tienen la capacidad de interactuar con el mundo.
Anteriormente, los científicos que querían investigar las bases moleculares del crecimiento del axón tuvieron que desarrollar poblaciones de neuronas típicamente mixtas en el laboratorio para que sus axones pudieran separarse cuidadosamente del resto de la célula. Sin embargo, colocar las neuronas en los platos altera sus moléculascontenido y las hace diferentes de las neuronas en el cerebro mismo. Además, estos enfoques tradicionales no podían aislar las neuronas de un tipo específico de otras, por lo que no se pudo determinar qué hace que los circuitos cerebrales específicos se ensamblen con tanta precisión en el cerebro normal y qué impulsa las aberraciones del ensamblajevisto en la enfermedad. El nuevo enfoque supera este obstáculo y permite a los científicos perfilar con precisión tipos específicos de neuronas y sus subcompartimentos directamente en el cerebro del ratón.
Macklis y su equipo se centraron en las llamadas neuronas de proyección callosa, que conectan los dos hemisferios del cerebro y permiten la comunicación entre ellas. Para identificar las distintas partes subcelulares de estas neuronas, el equipo etiquetó genéticamente los núcleos o los axones ysus conos de crecimiento con proteínas fluorescentes. Luego, los investigadores separaron los conos de crecimiento axonal de los cuerpos celulares de las neuronas y mapearon cuantitativa y exhaustivamente las transcripciones de proteoma y ARN de cada parte. Para su sorpresa, los conos de crecimiento contenían cientos de ARN únicos y altamente enriquecidostranscripciones y proteínas que ni siquiera se detectan por encima del ruido en el cuerpo celular.
De acuerdo con los investigadores, si se confirma en otros estudios, los hallazgos podrían anular el dogma de larga data en neurociencia.
"Lo que nuestros hallazgos demuestran es que una neurona, a diferencia de una célula de riñón o hígado o la mayoría de las células en las que pensamos, no tiene un solo transcriptoma o proteoma, sino que tiene múltiples transcriptomas y proteomas localizados subcelularmente".Dijo Macklis.
También había todo tipo de otras moléculas involucradas en el mantenimiento y crecimiento celular que uno no esperaría ver en el cono de crecimiento. El perfil molecular de este axón en crecimiento se parecía más a una célula autosuficiente que a un cable de cobre que transportaba información deel núcleo.
Los hallazgos pueden cambiar la forma en que los neurocientíficos se acercan al sistema nervioso en el futuro, impulsándolos a sondear el axón en busca de pistas valiosas.
"Esperamos que nuestros enfoques generen nuevos caminos para la investigación", dijo Macklis. "Y que estas exploraciones arrojarán importantes conocimientos sobre procesos que van desde la formación de circuitos neuronales y el cableado neuronal y las enfermedades hasta la regeneración neuronal".
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Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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