Para aquellos que tienen la suerte de caminar normalmente, deambular es un comportamiento tan esperado que difícilmente consideramos que implique procesos complejos y en parte involuntarios. «Los animales se mueven para explorar su entorno en busca de alimento, para interactuar con otros o simplemente por curiosidad. Pero la percepción de un peligro o un estímulo doloroso también puede activar el reflejo automático de huida», Martin Carbo-Tano, becario postdoctoral. En el Instituto del Cerebro de París, explica. En cualquier caso, el inicio del movimiento depende de la activación de las llamadas neuronas medulares de la retina, que forman una maraña en la parte posterior del cerebro: el tronco del encéfalo. Estas neuronas transmiten señales nerviosas entre el cerebro y la médula espinal y son esenciales para el control motor de las extremidades y el tronco y la coordinación del movimiento.
En la parte superior de las neuronas mielinizadas de la retina se encuentra la región motora del mesencéfalo (MLR), que también es esencial para la locomoción ya que, en los animales, su estimulación da como resultado la propulsión hacia adelante. Se encuentra en muchos vertebrados, incluidos monos, cobayas, gatos, salamandras e incluso lampreas. «Debido a que el papel del MLR se conserva en muchas especies de vertebrados, planteamos la hipótesis de que se trata de una región antigua en su evolución, esencial para el inicio de la marcha, la carrera, el vuelo o la natación», añade. «Pero hasta ahora no sabíamos cómo esta región transmite información a las neuronas mielinizadas de la retina. Esto nos ha impedido tener una visión global de los mecanismos que permiten a las vértebras moverse por sí mismas y, por tanto, señalar posibles anomalías en este máquina extraordinaria.»
La estación experimental abre sus puertas
Estudiar el inicio del movimiento es un poco complicado: las neuronas del tronco del encéfalo no son fácilmente accesibles y observar su actividad in vivo en un animal en movimiento ha resultado difícil. Para solucionar este problema, Martín Carbo-Tano desarrolló un nuevo método para estimular pequeñas áreas del cerebro. Junto a Mathilde Laboa, Ph.D. Los investigadores, estudiantes del equipo de Claire Wiart en el Instituto del Cerebro de París, aprovecharon la transparencia del cerebro de las larvas del pez cebra para identificar estructuras implicadas en el movimiento aguas abajo del MLR y seguir la propagación de los impulsos nerviosos. Este método, inspirado en el trabajo de su colaboradora Regan Dubuque en la Universidad de Montreal, les permitió hacer muchos descubrimientos fascinantes.
«Hemos observado que las neuronas de la región motora del mesencéfalo se estimulan cuando el animal se mueve espontáneamente, pero también en respuesta a un estímulo visual. Se disparan a través de la protuberancia (la parte central del tronco del encéfalo) y la médula para activar un subconjunto de células mielinizadas de la retina. Neuronas Se llaman «V2a». Estas neuronas controlan los detalles finos del movimiento, como iniciar, detener y cambiar de dirección. ¡En cierto modo, dan instrucciones de dirección! Trabajos anteriores en ratones revelaron que las neuronas espinales de la retina control de rotación; Martin y Mathilde lo descubrieron, Claire Wiart dice: «Descubrí el circuito de control que induce el movimiento hacia adelante».
Cerebro medio, intensidad de enfoque
Para comprender mejor los efectos de este mecanismo en los movimientos de las larvas del pez cebra, los investigadores lo activaron experimentalmente estimulando la región motora del mesencéfalo. Observaron que la duración y la fuerza del movimiento hacia adelante se correlacionaban con la intensidad del estímulo. «Los cuadrúpedos pueden adoptar diferentes modos de andar, como caminar, trotar o correr. Pero los animales acuáticos también determinan las transiciones de la marcha», añade Martín Carpo-Tano. «Creemos que la MLR desempeña un papel en la aceleración de la locomoción, algo que hemos observado en el pez cebra».
Por primera vez, este trabajo permitió mapear los circuitos neuronales implicados en el inicio del movimiento hacia adelante, una función deficiente en pacientes con enfermedad de Parkinson. Este es un paso esencial para arrojar luz sobre los mecanismos de control motor aguas arriba de la médula espinal. Un día, tal vez sea posible identificar y controlar todas las neuronas espinales de la retina, una por una, para modelar en detalle cómo funciona el movimiento y corregir las que no funcionan correctamente.
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