Los investigadores han descubierto un mecanismo que podría explicar por qué algunas partes del cuerpo son tan sensibles

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Algunas partes del cuerpo, por ejemplo nuestras manos y labios, son más sensibles que otras, lo que las convierte en herramientas esenciales para nuestra capacidad de discernir los detalles más intrincados del mundo que nos rodea.

Esta capacidad es fundamental para nuestra supervivencia, ya que nos permite navegar con seguridad por nuestro entorno y comprender y responder rápidamente a nuevas situaciones. Quizás como era de esperar, el cerebro dedica un espacio considerable a estas superficies sensibles de la piel que están especializadas para el tacto sutil y discriminatorio y recopilan continuamente información detallada a través de las neuronas sensoriales que las inervan.

Pero, ¿cómo se traduce la conexión entre las neuronas sensoriales y el cerebro en una piel tan exquisitamente sensible?

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard ha revelado un mecanismo que puede estar detrás del aumento de la sensibilidad de ciertas regiones de la piel.

La investigación, realizada en ratones y publicada el 11 de octubre en Celda, muestra que la sobrerrepresentación de superficies sensibles de la piel en el cerebro se desarrolla en la adolescencia temprana y puede localizarse en el tronco encefálico. Además, las neuronas sensoriales que pueblan las partes más sensibles de la piel y transmiten información al tallo cerebral forman más conexiones y son más fuertes que las neuronas en las partes menos sensibles del cuerpo.

«Este estudio proporciona una comprensión mecanicista de por qué se dedica más espacio cerebral a las superficies de la piel con alta agudeza táctil», dijo el autor principal David Ginty, Edward R. y Anne G. Lefler, profesora de neurobiología en la Escuela de Medicina de Harvard. «Básicamente, es un mecanismo que ayuda a explicar por qué hay una mayor agudeza sensorial en las partes del cuerpo que la requieren».

Aunque el estudio se realizó en ratones, se observó una sobrerrepresentación de regiones sensibles de la piel en el cerebro en mamíferos, lo que sugiere que el mecanismo puede generalizarse a otras especies. Desde un punto de vista evolutivo, los mamíferos tienen formas corporales notablemente diferentes, lo que resulta en sensibilidad en diferentes superficies de la piel. Por ejemplo, los humanos tienen manos y labios muy sensibles, mientras que los cerdos exploran el mundo con rostros muy sensibles. Por lo tanto, Ginty cree que este mecanismo podría proporcionar flexibilidad de desarrollo para que diferentes especies desarrollen sensibilidad en diferentes áreas.

Además, los hallazgos, aunque fundamentales, pueden algún día ayudar a aclarar las anomalías táctiles observadas en algunos trastornos del desarrollo neurológico en humanos.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que ciertas partes del cuerpo están sobrerrepresentadas en el cerebro, como lo ilustra el mapa sensorial del cerebro, llamado homúnculo somatosensorial, un diagrama de las partes del cuerpo humano y las áreas correspondientes del cerebro donde las señales de estos partes del cerebro se procesan. cuerpo. La impactante ilustración incluye manos y labios de gran tamaño caricaturescos. Anteriormente, se pensaba que la sobrerrepresentación de las regiones sensibles de la piel en el cerebro podría atribuirse a una mayor densidad de neuronas que inervan esas áreas de la piel. Sin embargo, trabajos anteriores del laboratorio de Ginty revelaron que, si bien la piel sensible contiene más neuronas, estas neuronas adicionales no son suficientes para explicar el espacio extra del cerebro.

«Notamos que había bastantes neuronas inervando la piel sensible de lo que cabría esperar», dijo el coautor Brendan Lehnert, investigador en neurobiología, quien dirigió el estudio con Celine Santiago, también investigadora del laboratorio Ginty.

«Simplemente no iba a regresar», agregó Ginty.

Para investigar esta contradicción, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos en ratones que incluían imágenes del cerebro y las neuronas a medida que las neuronas se estimulaban de diferentes maneras. Primero, observaron cómo se representaban las diferentes regiones de la piel en el cerebro durante el desarrollo. Al principio del desarrollo, la piel sensible y sin pelo de la pata de un ratón se representó en proporción a la densidad de las neuronas sensoriales. Sin embargo, entre la adolescencia y la edad adulta, esta piel sensible se volvió cada vez más sobrerrepresentada en el cerebro, aunque la densidad de neuronas se mantuvo estable, cambio que no se observó en la piel de la pata menos sensible y vellosa.

«Esto inmediatamente nos dijo que hay algo más que la densidad de inervación de las células nerviosas en la piel para explicar esta sobrerrepresentación en el cerebro», dijo Ginty.

«Fue realmente inesperado ver cambios en estos momentos del desarrollo posnatal», agregó Lehnert. «Este puede ser solo uno de los muchos cambios en el desarrollo posnatal que son importantes para permitirnos representar el mundo táctil que nos rodea y ayudarnos a adquirir la capacidad de manipular objetos en el mundo a través del circuito sensorial motor en el que el tacto es una parte tan especial . de. «

A continuación, el equipo determinó que el tallo cerebral, la región en la base del cerebro que transmite información de las neuronas sensoriales a regiones cerebrales de orden superior más sofisticadas, es donde se produce la representación ampliada de las superficies sensibles de la piel. Este descubrimiento llevó a los investigadores a una conclusión: la sobrerrepresentación de la piel sensible debe surgir de las conexiones entre las neuronas sensoriales y las neuronas del tronco encefálico.

Para investigar más, los científicos compararon las conexiones entre las neuronas sensoriales y las neuronas del tronco encefálico para diferentes tipos de piel de la pata. Descubrieron que estas conexiones entre las neuronas eran más fuertes y numerosas para la piel sensible y sin pelo que para la piel menos sensible y con pelo. Por lo tanto, concluyó el equipo, la fuerza y ​​la cantidad de conexiones entre las neuronas juegan un papel clave en impulsar la sobrerrepresentación de la piel sensible en el cerebro. Finalmente, incluso cuando no se estimularon las neuronas sensoriales en la piel sensible, los ratones desarrollaron una representación extendida en el cerebro, lo que sugiere que el tipo de piel, en lugar de la estimulación táctil a lo largo del tiempo, causa estos cambios cerebrales.

«Creemos que hemos descubierto un componente de este aumento que explica la representación central desproporcionada del espacio sensorial». Dijo Ginty. «Esta es una nueva forma de pensar acerca de cómo ocurre este aumento».

A continuación, los investigadores quieren estudiar cómo las diferentes regiones de la piel le dicen a las neuronas que las inervan que adquieran diferentes propiedades, como formar conexiones cada vez más fuertes cuando inervan la piel sensible. «¿Cuáles son las señales?» Preguntó Ginty. «Esta es una gran, gran pregunta mecanicista».

Y aunque Lehnert describe el estudio como puramente impulsado por la curiosidad, señaló que existe una clase predominante de trastornos del neurodesarrollo en humanos llamados trastornos de coordinación del desarrollo que afectan la conexión entre los receptores táctiles y el cerebro, por lo que podrían beneficiarse de aclarar aún más la interacción. entre los dos.

«Este es uno de los que espero sean muchos estudios que exploren mecánicamente los cambios en la forma en que se representa el cuerpo durante el desarrollo», dice Lehnert. «Celine y yo creemos que esto podría conducir, en algún momento en el futuro, a una mejor comprensión de algunos trastornos del desarrollo neurológico».

Los co-investigadores incluyeron a Erica L.Huey, Alan J. Emanuel, Sophia Renauld, Nusrat Africawala, Ilayda Alkislar, Yang Zheng, Ling Bai, Charalampia Koutsioumpa, Jennifer T. Hong, Alexandra R. Magee, Christopher D. Harvey de la Escuela de Medicina de Harvard. .

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (F32 NS095631-01, F32-NS106807, K99 NS119739, DP1 MH125776, R01 NS089521 y R01 NS97344), una Beca William Randolph Hearst, una Beca Goldenson, una Beca de Innovación del Decano de la Escuela de Medicina de Harvard en ciencias básicas y sociales y el Centro Edward R. y Anne G. Lefler para el estudio de los trastornos neurodegenerativos.

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