Abril 13, 2005
La Jolla, CA - La capacidad de un par de piernas para caminar paso a paso entre sí parece establecerse durante un breve período a medida que se desarrolla la columna vertebral de un embrión, cuando un solo neurotransmisor toma su turno para "hablar" con las células nerviosas. .
En el número del 7 de abril de la revista Neurona, los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos informan estos hallazgos basados en estudios con ratones, pero dicen que sus conclusiones posiblemente podrían usarse para explorar qué sucede con el movimiento rítmico complejo cuando se interrumpe esa charla entre las células nerviosas en los humanos.
“Esto eventualmente podría ayudarnos a comprender una variedad de dolencias que involucran la pérdida de movimiento, como lesiones de la médula espinal o aquellas que tienen que ver con las comunicaciones nerviosas durante el desarrollo fetal humano”, dijo. sam pff, profesor del Laboratorio de Expresión Génica.
Sin embargo, en un sentido más general, el estudio ofrece pistas sobre cómo se organiza el cerebro, dijo Pfaff. “Estudiamos la médula espinal, que es una parte comparativamente simple del sistema nervioso, para extraer reglas que expliquen el funcionamiento del cerebro”, dijo.
La médula espinal es un sitio importante del circuito que controla nuestros movimientos más básicos, lo que se ilustra dramáticamente con la capacidad del pollo de, literalmente, "correr con la cabeza cortada", movimiento que obviamente no está controlado por el cerebro.
Del mismo modo, en los mamíferos, el movimiento rítmico de las extremidades, como las piernas al caminar, está controlado en gran medida por lo que los investigadores llaman neuronas "generadoras de patrones" dentro de la médula espinal, pero se sabe poco sobre cómo se ensamblan estos circuitos. Lo que se sabe es que durante el desarrollo temprano, las neuronas motoras parecen activarse espontáneamente y liberan acetilcolina, que excita a las células vecinas como una forma de comunicación entre células.
Por lo tanto, Pfaff y un equipo de investigadores de Salk, así como de la Universidad Case Western Reserve, observaron específicamente la acetilcolina de "conversación" que se proporciona brevemente entre las neuronas espinales durante el crecimiento de un embrión de ratón. La pregunta que los investigadores querían responder era si esta comunicación brindaba alguna ayuda en el ensamblaje de los circuitos de la médula espinal que surgen más adelante en el desarrollo para el control de movimientos rítmicos como caminar.
Entonces, para investigar si se requiere acetilcolina, que es la señal que imita la nicotina, para la generación del circuito espinal generador de patrones centrales, el grupo estudió ratones que carecían de una enzima clave para sintetizar acetilcolina. Cuando nacieron estos ratones mutantes, los investigadores descubrieron que el circuito espinal que controla los movimientos de las piernas no se había formado correctamente. En un segundo experimento, se usaron drogas para bloquear la acetilcolina después de que los circuitos se conectaron y el circuito espinal funcionó correctamente. Estos resultados muestran que el uso de acetilcolina durante una breve etapa del desarrollo fetal es "crítico para el ensamblaje del circuito espinal que controla nuestros movimientos más básicos", dijo Pfaff.
“Hay una ventana estrecha en la que se necesita acetilcolina para ayudar a las neuronas a comunicarse entre sí”, dijo. “Si no está allí, se produce un efecto dominó que conduce a un mal cableado del circuito. Es un poco como no pagar la factura de la luz y que te corten la luz a fin de mes”.
Los hallazgos sugieren que ese cableado puede ser más nutritivo que natural, dijo Pfaff. “Uno de los debates en la ciencia es si los genes o el medio ambiente ayudan a guiar la organización del sistema nervioso. En este caso, parece ser crianza”, explica. “Descubrimos que cambiar la forma en que un neurotransmisor señalaba a las neuronas tenía una profunda influencia en la secuencia normal de eventos involucrados en el desarrollo de la médula espinal.
Dichos cambios pueden ocurrir fuera del laboratorio, por ejemplo, durante el embarazo de una mujer. “Este tipo de influencia significativa en el comportamiento final del movimiento plantea una pregunta sobre el daño potencial que podría sufrir un feto humano si la neurotransmisión se altera significativamente”, dijo. Un ejemplo potencial es el uso de nicotina durante el embarazo, porque se sabe que influye en esta vía, dijo. "También es posible, pero por supuesto no probado, que una alteración en la secuencia del desarrollo del tronco encefálico pueda conducir a una respiración comprometida en los bebés, como se ve con el síndrome de muerte súbita del lactante", agregó Pfaff.
“Los resultados del estudio también sugieren que posiblemente podría haber una manera de aprovechar el circuito que ya existe en la médula espinal y encontrar una manera de activarlo en personas con lesiones de la médula espinal”, dijo.
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