¿Cómo nos permiten sonreír y respirar nuestros cerebros? Los científicos de la Universidad de Oregón han identificado una importante red de neuronas en los cordones nerviosos de las larvas de moscas vivas de la fruta que son similares en la mayoría de los organismos, incluidos los humanos.
Su descubrimiento proporciona información fundamental sobre las redes de interneuronas, aquellas en el cordón nervioso que operan inconscientemente, para llevar a cabo tareas motoras y sensoriales esenciales.
La comprensión de la mecánica detrás de la red, dijeron, eventualmente puede conducir a células madre especialmente dirigidas para tratar trastornos del sistema motor como la esclerosis lateral amiotrófica enfermedad de Lou Gehrig y la construcción de dispositivos robóticos que compensan rápidamente los cambios en el terreno.
Utilizando técnicas de registro neuronal, los investigadores observaron lo que sucedió en las larvas de la mosca de la fruta viva mientras gateaban después de usar pulsos de temperatura para activar o desactivar varias neuronas. "Si se rompe un enlace en este circuito, las larvas no pueden mantener el rumbo".Chris Doe, profesor de biología e investigador del Instituto Médico Howard Hughes: "Se enumeran a un lado o al otro, o se vuelcan".
Los hallazgos aparecen en un documento publicado en línea el 1 de octubre antes de la impresión en la edición del 21 de octubre de la revista neurona .
"Dejamos que el animal nos diga qué neuronas son importantes para el movimiento", dijo Ellie S. Heckscher, profesora del Departamento de Genética Molecular y Biología Celular de la Universidad de Chicago. Dirigió el proyecto mientras era becaria postdoctoral en elUO: "Al azar entramos en una función neuronal alterada y luego observamos cómo se comportaba el animal".
La microscopía electrónica de transmisión permitió la observación de miles de neuronas y sus conexiones sinápticas. "Se puede obtener una visión integral de cómo todo encaja. Vemos todo el sistema nervioso central", dijo Heckscher.
Ella compara el descubrimiento con la comprensión de cómo girar un volante cambia la dirección de un automóvil. La investigación abre el capó, lo que permite mapear la conexión en red desde el volante hasta los neumáticos que giran.
Las neuronas motoras y sensoriales específicas involucradas en Drosophila las larvas se conservan evolutivamente en la naturaleza, posiblemente provenientes del antepasado común propuesto entre invertebrados y vertebrados. Las larvas proporcionan un sistema simplificado para tales estudios mientras sirven un modelo para el sistema nervioso humano.
En trabajos anteriores, Heckscher descubrió que las larvas se arrastran de una manera simple pero robusta con ondas rítmicas de contracciones musculares que ocurren simultáneamente en cada lado del cuerpo. Los nuevos hallazgos parecían más profundos, centrándose en una red que involucraba cinco capas de neuronas emparejadas que representaban ambaslados del organismo y proporcionar, tal vez, la imagen más detallada de una red neuronal tan vital, dijo Doe.
"La gente ha estudiado durante mucho tiempo cómo se camina caminando con pasos alternos", dijo Doe, quien está afiliada al Instituto de Biología Molecular y al Instituto de Neurociencia de la UO. "Sabemos mucho sobre las interneuronas motoras, sensoriales y otrasese circuito
"Sin embargo, no hemos sabido mucho acerca de cómo se coordinan los movimientos que necesitan contracciones musculares sincronizadas bilateralmente, como respirar en humanos, saltar conejos o canguros y volar para pájaros", dijo. "Este circuito ha sido como ellado oscuro de la luna. Si alguien le dijera que nunca podría volver a hacer el golpe de pecho o la rayuela, probablemente estaría bien con eso. Pero si su respiración no es simétrica, simplemente moriría ".
La investigación continua de Heckscher en la Universidad de Chicago está analizando esta red con más detalle. Doe, en la UO, está siguiendo otros circuitos que controlan diferentes aspectos de la locomoción.
Los coautores fueron: Aref Arzan Zarin, Serge Faumont, Matthew Q. Clark, Laurina Manning y Shawn R. Lockery, todos de la UO; Akira Fushiki, Casey M. Schneider-Mizel, Richard D. Fetter, James W.Truman y Maarten F. Zwart, todos del Campus de Investigación Janelia Farms del Instituto Médico Howard Hughes en Ashburn, Virginia, y Matthias Landgraf de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. Zwart también está afiliado a la Universidad de Cambridge.
Los Institutos Nacionales de Salud subvención MH051383, la Asociación Americana del Corazón, el Instituto Médico Howard Hughes y Wellcome Trust apoyaron la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Oregon . Original escrito por Jim Barlow. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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