Células «similares a estrellas» muestran patrones de actividad únicos

0


La forma en que experimentamos el mundo se debe a interacciones complejas e intrincadas entre las neuronas del cerebro. Ahora, un estudio, publicado el 9 de febrero de 2022 en Science Advances, sugiere que los astrocitos, células cerebrales no neuronales con forma de estrella, también podrían desempeñar un papel importante en el procesamiento de la información y quizás incluso en la memoria.

Usando técnicas avanzadas de análisis e imágenes, los investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) registraron la señalización dentro de los astrocitos individuales a un nivel de detalle y velocidad nunca antes visto en los cerebros de ratones despiertos.

Sus hallazgos, que incluyen señales ultrarrápidas a la par de las observadas en las neuronas y patrones de actividad de señalización que corresponden a diferentes comportamientos, sugieren que los astrocitos pueden desempeñar un papel crucial en muchas funciones de nuestro cerebro, incluida la forma en que pensamos, nos movemos y aprendemos.

«Si estas implicaciones son ciertas, transformará fundamentalmente la forma en que pensamos sobre la neurociencia y la forma en que funciona el cerebro», dijo el autor principal, el Dr. Leonidas Georgiou, ex estudiante graduado en la Unidad de Neuroimagen Óptica de la OIST.

Cuando imaginamos nuestros cerebros, normalmente imaginamos una maraña desordenada de neuronas largas, parecidas a cables, que se envían señales eléctricas entre sí a través de diferentes regiones del cerebro. Pero las neuronas constituyen solo la mitad de las células de nuestro cerebro. A lo largo del espacio restante entre el revoltijo de neuronas, se amontonan muchos otros tipos de células cerebrales, incluidos los astrocitos.

«En comparación con las neuronas, los astrocitos recibieron muy poca atención. Se pensó que los astrocitos eran solo células auxiliares, que suministran nutrientes a las neuronas y eliminan sus desechos», dijo el profesor Bernd Kuhn, autor principal y jefe de la Unidad de neuroimagen óptica.

Pero en los últimos años, ha habido una creciente evidencia de que los astrocitos pueden escuchar los mensajes químicos enviados entre las neuronas en las sinapsis y pueden responder con sus propias señales, proporcionando una capa adicional de complejidad a la forma en que nuestros cerebros reciben y responden a la información. .

Sin embargo, las señales detectadas previamente en los astrocitos eran aproximadamente diez veces más lentas que las señales observadas en las neuronas, y los científicos creían que las células eran demasiado lentas para procesar la información.

Sin embargo, al desarrollar un nuevo conjunto de herramientas que permite el estudio de la actividad de los astrocitos en ratones despiertos con un detalle sin precedentes, los investigadores del OIST han demostrado por primera vez que los astrocitos generan señales in vivo tan rápido como las de las neuronas, con una duración inferior a los 300 milisegundos.

Su conjunto de herramientas se basó en un nuevo descubrimiento: un virus que se usa regularmente para la terapia génica podría «saltar» de las neuronas a los astrocitos conectados. Los científicos utilizaron un virus adenoasociado que contenía un gen que hace que las células infectadas sean fluorescentes. La fluorescencia aumenta en intensidad en presencia de calcio, un indicador importante de la actividad de la señal dentro de las células vivas.

Una vez etiquetado, el equipo de investigación pudo utilizar un potente microscopio casero para localizar y visualizar un solo astrocito, durante varios días durante una hora cada vez, mientras el ratón estaba despierto y en movimiento.

Luego, los científicos utilizaron un programa informático avanzado para analizar las imágenes grabadas, lo que les permitió detectar los destellos ultrarrápidos nunca antes vistos de señales de calcio y evaluar los patrones de señal de manera imparcial.

Descubrieron que la estimulación sensorial, como hacer cosquillas en el bigote, condujo a muy pocas señales de calcio, mientras que ciertos comportamientos, como correr o caminar, condujeron a niveles elevados de actividad.

Los científicos también se dieron cuenta de que había algunas áreas en los astrocitos, o puntos calientes, donde los niveles de actividad eran más altos.

«Estos mapas de puntos calientes son como huellas dactilares: para un comportamiento específico, son estables a lo largo del tiempo, permanecen iguales durante un período de días y son únicos para cada astrocito», dijo el Dr. Georgiou.

Aún más sorprendente, el equipo notó que diferentes comportamientos correspondían a patrones de puntos críticos únicos.

«Entonces, cuando el mouse se detiene, ves un patrón. Y luego, cuando el mouse está funcionando, ves un patrón diferente», dijo el profesor. Kuhn.

Una hipótesis sugerida por el profesor Kuhn es que estos mapas de puntos de acceso pueden representar engramas de memoria, un patrón que representa un comportamiento o memoria específicos. Varias redes de neuronas están activas durante comportamientos específicos o durante el aprendizaje y el recuerdo de información, lo que también podría cambiar la actividad de los astrocitos cercanos. Los engramas de memoria siguen siendo teóricos y muy controvertidos, reconoció.

«Todavía no sabemos cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro, pero es sorprendente pensar que puede involucrar a los astrocitos», dijo. «Probablemente sea demasiado bueno para ser verdad, pero es una hipótesis emocionante a seguir».

También podría gustarte
Deja una respuesta

Su dirección de correo electrónico no será publicada.

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More