Cuando tu médula espinal se hace cargo

Cuando tu médula espinal se hace cargo

Los investigadores de Salk descubren neuronas de la médula espinal que inhiben la entrada de distracción para concentrarse en la tarea en cuestión

LA JOLLA—Pensamos que nuestro cerebro es el autor intelectual de todas nuestras acciones, pero nuestra médula espinal procesa una cantidad sorprendente de información relacionada con el movimiento.

Ahora, los científicos del Instituto Salk han resuelto un misterio de larga data sobre cómo nuestra médula espinal sabe cuándo prestar atención a cierta información y cuándo ignorarla porque distrae la atención de la tarea en cuestión.

El trabajo, que aparece en la revista Neurona el 7 de diciembre de 2017, revela que neuronas específicas llamadas RORbeta (RORβ) las interneuronas inhiben la transmisión de información sensorial potencialmente disruptiva durante la marcha para promover una marcha fluida. La investigación ilustra un alto nivel de sofisticación en el procesamiento de información de la médula espinal.

"Esta investigación proporciona una idea de cómo el sistema nervioso maneja los diferentes tipos de información que le llegan y cómo utiliza esa información de una manera que sea relevante para lo que realmente está haciendo en ese momento", dice Martin Goulding, profesor del Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk. "Tu médula espinal es increíblemente inteligente".

Cuando nos movemos, los circuitos motores de la médula espinal se ven constantemente bombardeados por información procedente de receptores sensoriales de la piel y los músculos, que les dicen a estos circuitos qué están haciendo nuestras extremidades o cómo se siente el suelo bajo los pies. Esta información es fundamental para acciones como caminar o quedarse quieto. A menudo estas acciones están en desacuerdo entre sí, por lo que una gran pregunta en neurociencia ha sido cómo nuestra médula espinal "compuerta" o trafica diferentes tipos de información sensorial que podría causar acciones conflictivas, para garantizar que cada movimiento se realice correctamente.

El equipo de Goulding descubrió que un conjunto especial de neuronas "intermediarias" (interneuronas) inhibe la información sensorial conflictiva que proviene principalmente de los músculos para evitar que desencadene respuestas en las neuronas motoras que conducirían a acciones conflictivas. Este tipo de inhibición se denomina inhibición presináptica porque ocurre antes de que la señal pase a través de la brecha sináptica a las neuronas del otro lado.

El equipo fue conducido a explorar estas neuronas por experimentos anteriores de otros investigadores que habían mutado el RORβ gen y descubrió que los ratones con la mutación tenían un modo de andar anormal como el de un pato. Pero porque RORβ, una proteína reguladora conocida como factor de transcripción, se expresa en células del cerebro y en diferentes partes de la médula espinal, no estaba claro qué lugar era responsable de la marcha del pato.

El laboratorio de Goulding llevó a cabo una serie de experimentos para aislar la ubicación del defecto utilizando estrategias genéticas y moleculares para desactivar el ROR.β gen en varios tipos de neuronas y pregunte qué sucede. La marcha de pato solo apareció cuando desactivaron RORβ células inhibitorias en la médula espinal dorsal.

Las células de la médula espinal dorsal (la espalda) reciben información sensorial del cuerpo y luego la transmiten a las neuronas de la parte ventral de la médula espinal (la parte delantera) que generan un movimiento coordinado. En ratones que carecían de ROR funcionalβ interneuronas, las neuronas motoras que hacen que sus extremidades se flexionen permanecieron activas, lo que provocó que su forma de andar se volviera anormal y parecida a la de un pato. Esto significa que RORβ las interneuronas están bloqueando, inhibiendo, información sensorial irrelevante que interferiría con el patrón de pasos normal. cuando RORβ está presente, cada paso es un movimiento suave y fluido, pero cuando está ausente, las piernas se flexionan excesivamente (dobladas) y cada paso es incómodo. En los humanos, esto sería similar a que su rodilla continuara doblada durante demasiado tiempo con cada paso.

"Creo que lo realmente interesante de este proyecto es que logramos aislar y describir este circuito muy local y muy específico, que sólo está activo durante el paso", dice Stephanie Koch, investigadora asociada de Salk y primera autora del artículo.

Estos resultados se suman a otros trabajos del laboratorio que examinan cómo interneuronas específicas en la médula espinal son responsables de activar el contacto ligero, y deshacerse de ellas causa hipersensibilidad y picazón crónica. Los ratones con esta mutación podían caminar perfectamente, pero se rascaban excesivamente. En conjunto, estos hallazgos respaldan la idea de que existen poblaciones dedicadas de interneuronas inhibidoras en el sistema nervioso que bloquean selectivamente ciertos tipos de información entrante cuando no es relevante para la tarea en cuestión (por ejemplo, caminar suavemente y no rascarse cuando no hay nada que toque ligeramente). tú).

"Estamos tratando de comprender cómo funciona fundamentalmente el sistema nervioso", dice Goulding, quien ocupa la cátedra Frederick W. y Joanna J. Mitchell en Salk. "Una vez que se comprende esto, se pueden empezar a analizar los problemas médicos o clínicos relacionados".

Otros autores incluyeron a Marta García Del Barrio, Antoine Dalet, Graziana Gatto y Jingming Zhang de Salk; Thomas Günther y Roland Schüle de la Universidad de Friburgo; Barbara Seidler del Centro Alemán de Investigación del Cáncer; y Dieter Saur de la Universidad Técnica de Munich.

El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, el Séptimo Programa Marco de la Unión Europea, la Organización Europea de Biología Molecular y el Consejo Europeo de Investigación.