Un equipo dirigido por un científico biomédico de la Universidad de California, Riverside, ha encontrado un nuevo mecanismo responsable del desarrollo anormal de conexiones neuronales en el cerebro del ratón que conduce a convulsiones y comportamientos sociales anormales.
Los investigadores se centraron en el área del cerebro llamada hipocampo, que desempeña un papel importante en el aprendizaje y las interacciones sociales; y las sinapsis, que son contactos especializados entre neuronas.
Cada neurona del cerebro recibe numerosos estímulos sinápticos excitadores e inhibidores. El equilibrio entre la excitación y la inhibición en los circuitos neuronales, conocido como equilibrio E / I y que se cree que es esencial para la función y la estabilidad del circuito e importante para el procesamiento de la información en el sistema nervioso central.sistema, puede desempeñar un papel en la causa de muchos trastornos neurológicos, incluida la epilepsia, el trastorno del espectro autista y la esquizofrenia.
Los investigadores también se centraron en una proteína llamada efrina-B1, que atraviesa la membrana que rodea la célula y desempeña un papel en el mantenimiento del sistema nervioso. El objetivo de su estudio era determinar si la deleción o la sobreproducción de efrina-B1en los astrocitos células gliales en el cerebro que regulan las conexiones sinápticas entre neuronas afecta la formación y maduración de la sinapsis en el hipocampo en desarrollo y altera el equilibrio E / I, lo que conduce a déficits conductuales.
"Encontramos que los cambios en el equilibrio E / I están regulados por astrocitos en el cerebro en desarrollo a través de la proteína efrina", dijo Iryna Ethell, profesora de ciencias biomédicas en la Facultad de Medicina de la UCR que dirigió el estudio con ratones., la efrina B1 astrocítica está relacionada con el desarrollo de redes inhibidoras en el hipocampo durante un período crítico de desarrollo, lo cual es un descubrimiento nuevo e inesperado. Específicamente, mostramos que la pérdida de efrina B1 astrocítica inclina el equilibrio E / I a favor deexcitación al reducir la inhibición, que luego hiperactiva los circuitos neuronales. Esta hiperactividad se manifiesta como una sociabilidad reducida en los ratones y sugiere que pueden servir como un nuevo modelo para estudiar el trastorno del espectro autista ".
Los hallazgos, publicados en Revista de neurociencia , puede mejorar la comprensión de los científicos de los mecanismos que conducen a los trastornos del neurodesarrollo, lo que permite a los investigadores descubrir nuevas intervenciones para tratar estos trastornos dirigiéndose a los astrocitos durante un período de desarrollo específico.
Ethell explicó que las disfunciones de los astrocitos también están relacionadas con patologías de sinapsis asociadas con trastornos del neurodesarrollo y enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, donde la disfunción temprana en las conexiones sinápticas también puede conducir a la pérdida de neuronas.
"La forma exacta en que los astrocitos usan la proteína efrina para controlar el desarrollo de las redes neuronales queda por explorar en estudios futuros", dijo. "Nuestros hallazgos abren una nueva investigación sobre aplicaciones clínicas futuras, ya que la inhibición alterada se ha relacionado con varios trastornos del desarrollo, incluidos el autismo y la epilepsia ".
El informe es el primero en establecer un vínculo entre los astrocitos y el desarrollo del equilibrio E / I en el hipocampo del ratón durante el desarrollo posnatal temprano.
"Proporcionamos nueva evidencia de que los diferentes niveles de efrina-B1 en los astrocitos influyen tanto en las sinapsis excitadoras como inhibitorias durante el desarrollo y contribuyen a la formación de redes neuronales en el cerebro y comportamientos asociados", dijo Ethell.
Explicó que las sinapsis son bloques de construcción de redes neuronales y funcionan como unidades fundamentales de procesamiento de información en el cerebro. Las sinapsis excitadoras son conexiones célula-célula que facilitan la actividad neuronal, dijo, mientras que las conexiones inhibidoras regulan negativamente la actividad cerebral para coordinar las respuestas cerebrales, su momento y especificidad.
"La hiperactividad de las redes neuronales resultante de la pérdida o deterioro de la función de las sinapsis inhibitorias puede provocar disfunciones neuronales y convulsiones", agregó. "Como un automóvil sin frenos, el cerebro sin neuronas inhibidoras no puede funcionar correctamente y se vuelve hiperactivo, lo que resulta enpérdida del control del cuerpo ".
Ethell reconoció que se necesita más investigación para determinar cómo exactamente la señalización de efrina en los astrocitos altera las sinapsis inhibitorias, y específicamente cómo los astrocitos pueden contribuir a estos mecanismos.
"Dado el creciente y generalizado interés de la investigación en los mecanismos mediados por astrocitos que regulan el equilibrio E / I en los trastornos del neurodesarrollo, nuestros hallazgos establecen una base para futuros estudios de astrocitos en condiciones clínicamente relevantes", dijo.
La investigación fue apoyada por una subvención a Ethell de los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Iqbal Pittalwala. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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