Los neurocientíficos identifican a los astrocitos como maestros ‘conductores’ del cerebro

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En la orquesta del cerebro, la activación de cada neurona está controlada por dos notas, excitadoras e inhibidoras, que provienen de dos formas distintas de una estructura celular llamadas sinapsis. Las sinapsis son esencialmente las conexiones entre neuronas, que transmiten información de una célula a otra. Las armonías sinápticas se unen para crear la música más exquisita, al menos la mayor parte del tiempo.

Cuando la música se vuelve discordante y a una persona se le diagnostica una enfermedad cerebral, los científicos suelen observar las sinapsis entre las neuronas para determinar qué salió mal. Pero un nuevo estudio de neurocientíficos de la Universidad de Duke sugiere que sería más útil mirar al director de orquesta con guantes blancos: el astrocito.

Los astrocitos son células en forma de estrella que forman la estructura del cerebro similar a un pegamento. Son un tipo de célula llamada glía, que en griego significa “pegamento”. Anteriormente se descubrió que estaban involucrados en el control de las sinapsis excitadoras, un equipo de científicos de Duke también descubrió que los astrocitos están involucrados en la regulación de las sinapsis inhibitorias al unirse a las neuronas a través de una molécula de adhesión llamada NrCAM. Los astrocitos extienden tentáculos delgados y finos hacia la sinapsis inhibitoria y, cuando se tocan, la adhesión se forma mediante NrCAM. Sus hallazgos fueron publicados en Naturaleza el 11 de noviembre.

Realmente descubrimos que los astrocitos son los conductores que orquestan las notas que componen la música del cerebro “.

Scott Soderling, PhD, presidente del Departamento de Biología Celular de la Facultad de Medicina y autor principal del artículo

Las sinapsis excitadoras (el acelerador del cerebro) y las sinapsis inhibidoras (los frenos del cerebro) se pensaba anteriormente que eran los instrumentos más importantes del cerebro. Demasiada excitación puede provocar epilepsia, demasiada inhibición puede provocar esquizofrenia y un desequilibrio en ambos sentidos puede provocar autismo.

Sin embargo, este estudio muestra que los astrocitos están dirigiendo el espectáculo en la función cerebral general y podrían ser objetivos importantes para las terapias cerebrales, dijo la coautora principal Cagla Eroglu, PhD, profesora asociada de biología celular y neurobiología en la Facultad de Medicina. Eroglu es una experta mundial en astrocitos y su laboratorio descubrió cómo los astrocitos envían sus tentáculos y se conectan a las sinapsis en 2017.

“Muchas veces, los estudios que investigan los aspectos moleculares del desarrollo del cerebro y la enfermedad estudian la función genética o la función molecular en las neuronas, o solo consideran que las neuronas son las células primarias afectadas”, dijo Eroglu. “Sin embargo, aquí pudimos demostrar que simplemente cambiando la interacción entre astrocitos y neuronas, específicamente manipulando los astrocitos, también pudimos alterar drásticamente el cableado de las neuronas”.

Soderling y Eroglu colaboran a menudo científicamente y elaboraron el plan del proyecto con café y pasteles. El plan era aplicar un método proteómico desarrollado en el laboratorio de Soderling que fue desarrollado por su asociado postdoctoral Tetsuya Takano, quien es el autor principal del artículo.

Takano diseñó un nuevo método que permitió a los científicos usar un virus para insertar una enzima en el cerebro de un ratón que etiquetaba las proteínas que conectan astrocitos y neuronas. Una vez etiquetadas con esta etiqueta, los científicos podrían extraer las proteínas etiquetadas del tejido cerebral y usar la instalación de espectrometría de masas de Duke para identificar la molécula de adhesión NrCAM.

Luego, Takano se asoció con Katie Baldwin, asociada postdoctoral en el laboratorio de Eroglu, para realizar ensayos para determinar cómo la molécula de adhesión NrCAM juega un papel en la conexión entre los astrocitos y las sinapsis inhibidoras. Juntos, los laboratorios descubrieron que NrCAM era un eslabón perdido que controlaba cómo los astrocitos influyen en las sinapsis inhibidoras, demostrando que influyen en todas las ‘notas’ del cerebro.

“Tuvimos mucha suerte de tener miembros del equipo realmente cooperativos”, dijo Eroglu. “Trabajaron muy duro y estaban abiertos a ideas locas. Yo llamaría a esto una idea loca”.

El proyecto fue financiado por la Iniciativa NIH BRAIN, el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, el Premio Kahn de Neurotecnología, la Fundación Memorial Uehara y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.

Fuente:

Referencia de la revista:

Takano, T., et al. (2020) Descubrimiento químico-genético del control astrocítico de la inhibición in vivo. Naturaleza. doi.org/10.1038/s41586-020-2926-0.

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