El circuito de llamada y respuesta le dice a las neuronas cuándo desarrollar sinapsis

El circuito de llamada y respuesta le dice a las neuronas cuándo desarrollar sinapsis

El descubrimiento de los científicos de Salk explica el mecanismo de señalización entre las células de los astrocitos y las neuronas que regula el desarrollo sináptico

LA JOLLA—Células cerebrales llamadas astrocitos juegan un papel clave en ayudar a que las neuronas se desarrollen y funcionen correctamente, pero todavía hay mucho que los científicos no entienden acerca de cómo los astrocitos realizan estos importantes trabajos. Ahora, un equipo de científicos dirigido por el profesor asociado nicolas allen ha encontrado una forma en que las neuronas y los astrocitos trabajan juntos para formar conexiones saludables llamadas sinapsis. Esta información sobre la función normal de los astrocitos podría ayudar a los científicos a comprender mejor los trastornos relacionados con problemas con el desarrollo neuronal, incluidos los trastornos del espectro autista. El estudio fue publicado el 8 de septiembre de 2021 en la revista ELIFE.

"Sabemos que los astrocitos podrían desempeñar un papel en los trastornos del neurodesarrollo, por lo que queríamos preguntar: ¿Cómo juegan un papel en el desarrollo típico?" dice Allen, miembro del Laboratorio de Neurobiología Molecular. “Para comprender mejor los trastornos, primero tenemos que entender qué sucede normalmente”.

Las sinapsis forman conexiones críticas entre las neuronas, lo que les permite enviar señales e información por todo el cuerpo. Las células de astrocitos desempeñan un papel en el desarrollo de la sinapsis al dar instrucciones a las neuronas, como decirles cuándo comenzar a desarrollar una sinapsis, cuándo detenerse, cuándo podarla y cuándo estabilizar la conexión.

Allen y su equipo observaron más de cerca cómo se desarrolla este proceso en la corteza visual del cerebro del ratón. Secuenciaron el ARN de los astrocitos en diferentes etapas del desarrollo del cerebro para evaluar la actividad de los genes y lo compararon con el desarrollo de la sinapsis neuronal. Descubrieron que la señalización de los astrocitos estaba directamente relacionada con cada etapa del desarrollo neuronal. Luego, los investigadores querían saber cómo sabían los astrocitos que debían emitir estas señales en el momento adecuado.

Primero, los investigadores observaron lo que les sucedía a los astrocitos cuando cambiaban la actividad de las neuronas. Para hacer esto, impidieron que las neuronas liberaran un neurotransmisor llamado glutamato que puede enviar señales a los astrocitos, y esto impidió que los astrocitos mostraran los cambios de desarrollo típicos. A continuación, los científicos impidieron que los astrocitos respondieran a los neurotransmisores y descubrieron que esto impedía que los astrocitos expresaran las señales correctas. Con ambas manipulaciones, también se interrumpió el desarrollo de las sinapsis, en consonancia con los cambios observados en los astrocitos.

En conjunto, los hallazgos sugieren que los astrocitos están respondiendo a los neurotransmisores producidos por las neuronas para controlar el momento en que los astrocitos producen señales para instruir el desarrollo neuronal, según Allen.

“Tiene sentido que haya esta retroalimentación constante entre la neurona y el astrocito”, dice Allen. “Se envían señales entre sí: '¿Estoy en el lugar correcto?' 'Sí es usted.' 'He hecho una conexión ahora, ¿la mantengo?' 'Si tu puedes.' Y siguen yendo y viniendo”.

A continuación, Allen y su equipo están estudiando si estas señales se pueden manipular, por ejemplo, para estimular las neuronas para que reparen las sinapsis o formen otras nuevas en los trastornos del envejecimiento, como la enfermedad de Alzheimer.

Otros autores incluyeron a Isabella Farhy-Tselnicker, Matthew M. Boisvert, Hanqing Liu, Cari Dowling, Galina A. Erickson, Elena Blanco-Suarez, Maxim N. Shokhirev y Joseph R. Ecker de Salk; y Chen Farhy de Sanford Burnham Prebys.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud, Pew Charitable Trusts, la Iniciativa Chan Zuckerberg, el Instituto Médico Howard Hughes y las Fundaciones Hearst.

DOI: 10.7554 / eLife.70514