El tálamo es una "Gran Estación Central" para la información sensorial que llega a nuestro cerebro. Casi cada vista, sonido, gusto y tacto que percibimos viaja a la corteza cerebral a través del tálamo. Se teoriza que el tálamo juega un papel importante enLa información sensorial no solo pasa a través del tálamo, sino que también es procesada y transformada por el tálamo para que nuestra corteza pueda comprender e interpretar mejor estas señales del mundo que nos rodea.
Un tipo poderoso de transformación proviene de las interacciones entre las neuronas excitadoras que transportan datos al neocórtex y las neuronas inhibidoras del núcleo reticular del tálamo, o TRN, que regulan el flujo de esos datos. Aunque la TRN ha sido reconocida durante mucho tiempo como importante, mucho menosse ha sabido sobre qué tipos de células hay en la TRN, cómo están organizadas y cómo funcionan.
Ahora un artículo publicado en la revista Naturaleza aborda esas preguntas. Los investigadores dirigidos por el autor correspondiente Scott Cruikshank, Ph.D., y los coautores Rosa I. Martinez-Garcia, Ph.D., Bettina Voelcker, Ph.D. y Barry Connors, Ph.D., muestran que la parte somatosensorial de la TRN se divide en dos subcircuitos funcionalmente distintos. Cada uno tiene sus propios tipos de neuronas definidas genéticamente que están segregadas topográficamente, son fisiológicamente distintas y se conectan recíprocamente con núcleos talamocorticales independientes a través de sinapsis dinámicamente divergentes.
"Estos resultados brindan información fundamental sobre cómo las subredes de neuronas TRN pueden procesar de manera diferencial clases distintas de información talámica", dijo Cruikshank. "Las distinciones genéticas agregan algo de entusiasmo a nuestros hallazgos principales porque permitirán nuevas y poderosas estrategias optogenéticas y quimiogenéticas para el sondeofunciones conductuales y perceptivas de estos subcircuitos TRN. Una meta a largo plazo para muchos de los que trabajamos en esta área es aprender cómo la TRN orquesta el flujo de información hacia y desde el neocórtex, guiando la atención hacia estímulos importantes y suprimiendo distracciones.finalmente se logra una comprensión, podría ayudar a aclarar cómo se pierde la conciencia durante una forma de epilepsia, la epilepsia de ausencia, que involucra críticamente a la TRN ".
Cruikshank es profesor asistente en el Departamento de Neurobiología de la Universidad de Alabama en Birmingham. El trabajo experimental se realizó en la Universidad de Brown, Providence, Rhode Island, donde Cruikshank fue profesor de investigación antes de unirse a la UAB en noviembre pasado.
En algunos de los detalles del estudio, los investigadores descubrieron por primera vez que la TRN somatosensorial tiene dos conjuntos de neuronas. En un núcleo central de la TRN hay neuronas que expresan la proteína calbindina y el ARNm. Este núcleo está rodeado por una capa de neuronas que expresanproteína somatostatina y ARNm.
También hay dos núcleos tálamocorticales somatosensoriales, es decir, núcleos que transmiten información sensorial desde el tálamo al neocórtex. Uno es el núcleo posterior ventral de primer orden, o VP, y el otro es el tálamo medial posterior de orden superior.núcleo, o POM. Estos dos núcleos envían información distinta a diferentes objetivos neocorticales y también envían axones colaterales a la TRN. Por lo tanto, los investigadores buscaron aclarar la organización de esos circuitos, centrándose en cómo los núcleos talamocorticales de primer orden y de orden superiorcomunicarse con los dos subtipos de neuronas TRN. "Esto es esencial para comprender el procesamiento de la información talámica", dijo Cruikshank.
Cruikshank y sus colegas utilizaron un método de rastreo anterógrado de proteína fluorescente de canalrodopsina-amarillo de VP o POM para mapear sus entradas a la TRN. Encontraron una clara segregación anatómica de proyecciones que se alineaban con la segregación de los tipos de células TRN: axones VPhicieron fuertes conexiones sinápticas con las células en la zona central rica en calbindina de la TRN; los axones de POM hicieron sinapsis con las células a lo largo de los bordes densos en somatostatina. Las proyecciones segregadas fueron en gran parte recíprocas, es decir, los dos tipos de células TRN inhibieron predominantemente el mismo talamocorticalnúcleos que los impulsaron.
Los investigadores demostraron además que los subcircuitos TRN tenían mecanismos fisiológicos funcionalmente diferentes que conducen a un procesamiento distinto ". Nuestros experimentos revelaron que las células centrales y de borde transforman diferencialmente sus entradas talámicas excitatorias nativas en salidas de picos distintos a través de diferencias en ambas dinámicas de suentradas sinápticas y su ráfaga intrínseca ", dijo Cruikshank." Nos intrigó que los patrones de respuesta de TRN parecieran coincidir con los tipos de información transportada en los dos subcircuitos. Las células centrales primarias tenían picos fuertes pero transitorios, ideales para procesareventos sensoriales. Las respuestas de las células de borde fueron más estables y sostenidas, consistentes con señales de orden superior distribuidas temporalmente integradas de múltiples fuentes.
Cuando los investigadores observaron la TRN visual, encontraron subcircuitos similares a la TRN somatosensorial. Esto, a su vez, sugiere, dicen los investigadores, que un núcleo central primario, flanqueado por neuronas de borde de orden superior, puedeser un motivo TRN generalizado.
Los hallazgos desafían una hipótesis de larga data sobre la forma en que TRN implementa su papel como guardián del flujo de información. "Se ha propuesto que la intercomunicación inhibitoria entre distintos circuitos talámicos puede permitirles regularse entre sí localmente", dijo Cruikshank.Sin embargo, la segregación aguda y recíproca de subcircuitos que observamos sugiere que la diafonía intratalámica puede desempeñar un papel menor, y quizás deberíamos buscar otros mecanismos para la regulación entre sistemas ".
"Este trabajo de Scott Cruikshank separa una bolsa de células nerviosas desordenada de otro modo en elegantes subcircuitos que cumplen funciones distintas con propiedades y proyecciones distintas", dijo Craig Powell, MD, Ph.D., presidente de Neurobiología de la UAB.Los resultados nos ayudan a comprender mejor cómo el cerebro procesa los diferentes tipos de entradas sensoriales. La TRN es una región clave del cerebro responsable de las convulsiones de inicio en la infancia llamadas convulsiones de ausencia, por lo que este trabajo puede ayudar a identificar nuevas terapias para esta epilepsia infantil que es común en el desarrollo neurológico.enfermedades y es un foco del Centro Internacional de Investigación Civitan de la UAB ".
El apoyo provino de las subvenciones NS100016 y GM103645 de los Institutos Nacionales de Salud, y las subvenciones 1738633, 1058262 y 1632738 de la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Original escrito por Jeff Hansen. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :