La base del circuito neuronal para las tareas de aprendizaje motor cuando la mielinización está alterada ha sido iluminada por primera vez por una colaboración internacional de equipos universitarios de investigación. También lograron compensar el proceso de aprendizaje motor alterado al combinar acciones apropiadas con la foto-simulación cerebralpara promover la sincronización de las actividades neuronales. Esto podría contribuir a futuros tratamientos para enfermedades neurológicas y psiquiátricas en las que la función de la sustancia blanca se ve afectada.
La investigación fue realizada por el profesor asistente Daisuke Kato y el profesor Hiroaki Wake Escuela de Graduados de Medicina de la Universidad de Kobe, Japón, el profesor Junichi Nabekura Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas, Japón, el Dr. R Douglas Fields Institutos Nacionales de Salud, EE. UU. Y el profesor Masanori Matsuzaki Facultad de Medicina de la Universidad de Tokio, Japón.
Los resultados se publicaron por primera vez en la revista ' GLIA '.
La mielina es una vaina que se forma alrededor de los axones, regulando la velocidad de los impulsos eléctricos y transmitiéndolos eficientemente entre las neuronas. Los haces mielinizados actúan como cables para conectar regiones cerebrales distantes. Una vez que la mielinización está dañada o la mielina está dañada, la propagación de los impulsos enlas neuronas se ralentizan o están desreguladas. Esta regulación alterada se ha relacionado con una actividad anormal en las poblaciones neuronales, lo que resulta en déficits de aprendizaje y envejecimiento particularmente en la demencia y la enfermedad de Alzheimer. Los cambios resultantes en la sustancia blanca se han observado en las imágenes de resonancia magnética depacientes con Alzheimer. Sin embargo, todavía no se comprende bien cómo afecta exactamente la mielinización a las propiedades del circuito del cerebro que son importantes para el aprendizaje y la cognición.
Esta investigación mostró que la mielinización deteriorada causa una transmisión de impulsos eléctricos no coordinados o asincrónicos entre las neuronas. Se demostró que la mielinización deteriorada tiene un efecto adverso sobre el aprendizaje motor en ratones, lo que sugiere que las transmisiones coordinadas son vitales para un aprendizaje efectivo.
Metodología de investigación
La actividad poblacional de las neuronas en la corteza motora primaria de ratones con impedimentos de mielina se midió durante una actividad de aprendizaje motor usando microscopía de fotones vivotwo. Se insertaron ratones con placas de cabeza en las cámaras corporales. Los ratones fueron entrenados para tirar y sostener una palanca quedispensaría gotas de agua. El comportamiento del ratón fue monitoreado por una cámara de video infrarroja. En las primeras etapas del entrenamiento no hubo diferencia en el rendimiento entre los ratones con mielina y los ratones de control. Sin embargo, en la etapa posterior del entrenamiento los ratones con mielina teníanmenor tasa de éxito en la realización de la tarea, aunque la cantidad de intentos fue similar. Aunque esto sugiere que sus niveles de motivación fueron los mismos, el déficit de mielina hizo que fuera más difícil para los ratones mejorar su desempeño en esta tarea. También redujo la precisión de sus tareas.movimientos y aumento de las actividades espontáneas de la población neuronal.
Al analizar la actividad de las neuronas de los ratones con mielina, mostraron que la actividad asincrónica en los axones talamocorticales se correlacionaba con el rendimiento de la tarea deteriorada. Los axones talamocorticales son fibras nerviosas que conectan el tálamo y la corteza cerebral del cerebro que transportan la información de las células nerviosas.La estimulación eléctrica de la corteza motora área de salida durante la tarea de extracción de palanca se utilizó para promover la actividad sincrónica de las neuronas en la corteza motora y para tratar de compensar el rendimiento de los ratones. Esto promovió la actividad sincrónica en los axones talamocorticales durante el aprendizaje y mejoróLa tasa de éxito de los ratones con deterioro de la mielina.
Conclusiones
Los resultados de esta investigación iluminan cómo la actividad alterada del circuito neuronal se ve afectada por la mielinización alterada. Los resultados también sugieren que puede ser posible emparejar la simulación cerebral no invasiva con comportamientos relevantes para corregir anormalidades cognitivas y conductuales en las primeras etapas de enfermedades con deterioro.materia blanca.
Glosario
Axones talamocorticales: son fibras nerviosas que conectan el tálamo y la corteza cerebral del cerebro que transportan la información de las células nerviosas.
Oligodendrocitos: son células cerebrales especializadas responsables de la mielinización en el sistema nervioso central. Son vitales para la supervivencia de las neuronas.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por MEXT Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología, JST Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón y AMED Agencia de Investigación y Desarrollo Médico de Japón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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