Las neuronas desarrollan sinapsis usando circuitos de ‘conexión y respuesta’

Las células cerebrales llamadas astrocitos desempeñan un papel clave para ayudar a las neuronas a desarrollarse y funcionar correctamente, pero todavía hay muchos científicos que no comprenden cómo los astrocitos realizan estas importantes funciones. Ahora, un equipo de científicos dirigido por el profesor asistente Nicholas 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 de los astrocitos normales podría ayudar a los científicos a comprender mejor los trastornos asociados con los problemas de crecimiento neuronal, incluidos los trastornos del espectro autista. El estudio aparece en la edición del 8 de septiembre de 2021 de la revista eLife.

«Sabemos que los astrocitos pueden desempeñar un papel en los trastornos del neurodesarrollo, por lo que queríamos preguntar: ¿Cómo desempeñan un papel en el desarrollo típico?» dice Allen, miembro del Laboratorio de Neurobiología Molecular. «Para comprender mejor los trastornos, primero tenemos que comprender qué sucede de forma natural».

Las sinapsis forman conexiones críticas entre las neuronas, lo que permite que las neuronas envíen señales e información por todo el cuerpo. Los astrocitos juegan un papel en el desarrollo de las sinapsis al dar instrucciones a las neuronas, como decirles cuándo comenzar el crecimiento de la sinapsis, cuándo detenerse, cuándo podar nuevamente y cuándo instalar una conexión.

Allen y su equipo observaron más de cerca cómo ocurre 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 genética y compararla con el desarrollo de la sinapsis. Descubrieron que la señalización de los astrocitos estaba directamente relacionada con cada etapa del desarrollo neuronal. Luego, los investigadores querían averiguar cómo los astrocitos sabían cómo actuar en estas señales a tiempo.

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Primero, los investigadores observaron lo que les sucedió a los astrocitos cuando alteraron la actividad neuronal. Para hacer esto, impidieron que las neuronas liberaran un neurotransmisor llamado glutamato que podría enviar señales a los astrocitos, y esto evitó que los astrocitos mostraran cambios típicos del desarrollo. 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 estas dos manipulaciones, el desarrollo de la sinapsis también se interrumpió, en consonancia con los cambios observados en los astrocitos.

En conjunto, los resultados sugieren que los astrocitos responden a los neurotransmisores producidos por las neuronas para controlar el momento en que los astrocitos producen señales para dirigir el desarrollo neuronal, según Allen.

«Tiene sentido tener esta retroalimentación constante entre la neurona y el astrocito», dice Allen. Se envían señales entre sí: ¿Estoy en el lugar correcto? ‘Sí tienes razón.’ «He hecho una llamada ahora, ¿la guardo?» ‘Sí es usted.’ Y siguen moviéndose de un lado a otro «.

A continuación, Allen y su equipo están estudiando si estas señales pueden manipularse, por ejemplo, para estimular a las neuronas a reparar sinapsis o formar nuevas en los trastornos del envejecimiento, como la enfermedad de Alzheimer.

Referencia: Farhy-Tselniker I, Boisvert MM, Liu H y col. Modificación dependiente de la actividad de genes reguladores de sinapsis en astrocitos. eLife. 2021; 10: e70514. dos: 10.7554 / eLife.70514

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