Un tipo de célula a menudo ignorado en el cerebro juega un papel dinámico y sorprendentemente complejo en nuestra capacidad de procesar información, según una nueva investigación de la Oregon Health & Science University.
El estudio, publicado hoy en la revista Cienciaproporciona evidencia directa de la acción en tiempo real de un tipo de célula glial en forma de estrella, conocida como astrocitos, en los cerebros vivos de las moscas de la fruta. El tipo de célula abundante, aproximadamente el 35% de todas las células en el cerebro humano, parece ser una parte clave de orquestar una red compleja que rige la función cerebral.
«Esperamos que esto comience a cambiar fundamentalmente cómo el campo piensa sobre los astrocitos y su papel en la mediación de la neurofisiología y el comportamiento», dijo el autor principal Marc Freeman, Ph.D., director del Instituto OHSU Vollum. «A la larga, debería cambiar la forma en que las personas piensan en desarrollar terapias para la regulación de la atención, la ansiedad y el estado de ánimo».
El descubrimiento se replicó en los astrocitos de los roedores, lo que sugiere que es una característica antigua de la evolución que probablemente se conservará en otros mamíferos, incluidas las personas.
«Creo que es evolutivamente relevante para la supervivencia», dijo el autor principal Kevin Guttenplan, Ph.D., científico postdoctoral en el laboratorio de Freeman. «Si un tigre está detrás de usted, debe cambiar rápidamente cómo están pensando las regiones del cerebro entero: es hora de excluir todo lo demás en su mente y centrarse por completo en el cerebro en escapar. No es el momento de pensar en nada más».
Construcción de descubrimientos
En un momento, se pensaba que los astrocitos cumplían solo un papel de apoyo al proporcionar alimentos y eliminar los desechos de las neuronas, las células que forman el «cableado» del cerebro al transmitir señales que nos permiten pensar, actuar y sentir sensaciones.
En 2016, Freeman y los colaboradores documentaron por primera vez que los astrocitos también transmiten señales entre las neuronas.
Sobre la base de ese descubrimiento, los investigadores muestran algunos de los mecanismos específicos que revelan cómo Esas células transmiten señales. Resulta ser una interacción altamente compleja en la que los astrocitos pueden encender y apagar su capacidad para responder a los neurotransmisores químicos en el cerebro, como la dopamina y el glutamato.
«Los astrocitos son realmente grandes, y una sola celda puede tener 100,000 sinapsis capaces de enviar señales a otras células», dijo Guttenplan. «Este mecanismo les permite elegir qué neuronas escuchar. Ser capaz de apagar algunos de esos circuitos permite a los astrocitos dar sentido a la cacofonía de actividad que ocurre en el cerebro de un momento a otro».
Los investigadores encontraron que al manipular esta vía de activación dentro de los astrocitos, pudieron interrumpir el comportamiento de las moscas de la fruta, destacando el hecho de que estos pequeños cambios pueden tener un impacto potente.
‘Los astrocitos pueden ser la clave’
Los neurocientíficos han asumido previamente que los astrocitos son un jugador mucho más pasivo en la fisiología del cerebro.
«Este estudio muestra la importancia de los astrocitos en la actividad y el comportamiento neuronal», dijo Miriam Leenders, Ph.D., Directora del Programa del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y accidente cerebrovascular, parte de los Institutos Nacionales de Salud, que financió el estudio. «También demuestra cómo los estudios de neurociencia fundamental en sistemas modelo como la mosca de la fruta pueden proporcionar nuevas ideas fundamentales sobre la fisiología del cerebro».
La nueva investigación revela que los astrocitos pueden responder directamente a mensajes de todo tipo de neuronas. De esta manera, juegan un papel en la compleja red de señalización neuronal que impulsa la cognición y controla el comportamiento físico. Además, encontraron que estas respuestas cambian dinámicamente con el estado cerebral, lo que permite a los astrocitos orquestar la compleja red de neuronas que permite al cerebro atender las tareas en cuestión.
«Estas células hacer Controle activamente la actividad neuronal, muy poderosamente «, dijo Guttenplan.
Sin embargo, los científicos advierten que el descubrimiento complica la comprensión científica de cómo funciona el cerebro. Imagine un solo astrocito con miles de sinapsis cuyos mecanismos de activación pueden ser activados o silenciados alternativamente por innumerables señales que giran a su alrededor. Y luego multiplíquelo por millones de astrocitos en todo el cerebro humano.
«Es abrumadoramente complicado», dijo Guttenplan.
Al mismo tiempo, los investigadores encuentran cada vez más evidencia de que las células gliales juegan un papel en las lesiones cerebrales y en las enfermedades neurodegenerativas como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. Mejorar la comprensión científica sobre cómo funcionan estas células podría ayudar a prevenir enfermedades o desarrollar tratamientos.
«En algunas de estas condiciones, cosas como el enfoque y la atención se interrumpen», dijo Guttenplan. «Los astrocitos pueden ser la clave».
Además de Freeman y Guttenplan, los coautores incluyen a Isa Maxwell, BA, Erin Santos, BA, Luke A. Borchardt, BS, Ernesto Manzo, Ph.D. y Leire Abalde-Atristain, Ph.D., de Ohsu; y Rachel D. Kim, Ph.D., de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York.
