Investigadores identifican señales moleculares que hacen que las neuronas en avance remodelen sus conexiones

Ahora, al estudiar las neuronas involucradas en el sentido del olfato, los investigadores de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu informan sobre un nuevo mecanismo detrás del bonsái biomolecular que fortalece selectivamente estas conexiones.

Cómo los circuitos neuronales se remodelan con el tiempo, especialmente durante el desarrollo temprano, es una cuestión abierta en neurobiología. Al principio del desarrollo neuronal, las neuronas forman una cantidad excesiva de conexiones que se eliminan gradualmente a medida que otras se vuelven más fuertes.

Al estudiar un tipo de neurona olfatoria conocida como célula mitral en ratones, el equipo de investigación descubrió que la proteína BMPR-2 es uno de los reguladores clave de la estabilización selectiva de la ramificación neuronal, y que el fortalecimiento ocurre solo cuando la rama recibe señales de otras neuronas. .

«Una de las principales razones por las que usamos neuronas olfativas es porque son de fácil acceso y estudio, y las células mitrales solo desarrollan una rama», explica Shuhei Aihara, primer autor del estudio publicado en Informes de celda.

«Cuando una neurona olfativa detecta una molécula específica que olemos, envía la señal a una ‘estación de tránsito’ específica en el bulbo olfatorio del cerebro llamada glomérulo. Esa señal luego se transmite al cerebro a través de las células mitrales. Una célula mitral recibe señales de un olor específico «.

En una etapa muy temprana de desarrollo, estas células mitrales envían ramas a muchos glomérulos. Con el tiempo, estas ramas, conocidas como dendritas, se podan para dejar solo una conexión fuerte. El equipo de investigación intentó averiguar qué tipo de señales moleculares provocaban que una rama fuera favorecida sobre otras.

Después de analizar los factores candidatos que se sabe que controlan el crecimiento dendrítico y la remodelación a partir de señales extrínsecas, el equipo se centró en la proteína BMPR-2.

«Cuando detuvimos el BMPR-2, las células mitrales fallarían en la estabilización selectiva y formarían múltiples conexiones con múltiples glomérulos», explica Aihara. «En nuestro siguiente paso, encontramos que BMPR-2 está unido a una proteína llamada LIMK y solo cuando BMPR-2 es activada por la proteína de señalización celular llamada BMP libera LIMK en la célula».

Se sabe que LIMK activa el proceso de ensamblaje de actina, el «esqueleto» de la célula. Una vez activada, la actina comienza a formar fibras largas que estabilizan las dendritas.

Sin embargo, esto todavía no explica cómo este mecanismo fortalece dendritas específicas. El siguiente paso del equipo fue encontrar los elementos que activan LIMK. Su investigación los llevó a identificar un neurotransmisor conocido, el ácido glutámico, como uno de los factores que impulsan el proceso.

«El ácido glutámico es necesario para la transmisión de señales entre neuronas. En conjunto, esto significa que tanto las BMP como las señales neurales son necesarias para formar actina, induciendo así la construcción de una dendrita estable», dice Aihara.

«Es como el freno y el acelerador de su automóvil. Debe soltar el freno, en este caso BMPR-2 soltando LIMK, y luego presionar el acelerador, la señal del neurotransmisor, para que su maquinaria avance. La necesidad de control simultáneo, o entrada, es la base de la estabilización selectiva de las ramas «.

Takeshi Imai, quien dirigió el equipo, concluye: «Esperamos que estos nuevos conocimientos sobre el desarrollo neuronal puedan conducir a una mayor comprensión de los mecanismos fundamentales que subyacen a la función cerebral crítica y posibles tratamientos en las patologías destacadas por la disfunción sináptica».

«Nuestro próximo paso es encontrar los factores que promueven la poda dendrítica y también queremos ver si este mecanismo en el bulbo olfatorio es crítico en todo el neocórtex».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.