Una nueva investigación del Departamento de Neurobiología del Desarrollo en el Instituto de Psiquiatría, Psicología y Neurociencia, King's College London, arroja luz sobre el papel de las capas en el cerebro. El estudio, publicado en neurona , muestra que la formación de capas acelera el desarrollo de circuitos neuronales aunque, sorprendentemente, no es crucial para el establecimiento de conexiones funcionales y específicas de tipo celular.
Nuestros cerebros contienen miles de millones de neuronas conectadas por trillones de sinapsis. A pesar de esta enorme complejidad, el patrón de conectividad en el cerebro está altamente ordenado y estereotipado en individuos de la misma especie. Una característica organizativa común del cerebro es la disposición de las conexiones sinápticasen capas. No se sabe por qué el cerebro se organiza de esta manera. Una pista sobre la importancia de las capas en el cerebro proviene de la observación de que las sinapsis no se distribuyen aleatoriamente entre las diferentes capas. En cambio, una capa particular contendrá sinapsis entre subtipos neuronales específicos resultantesen la formación de capas que contienen sinapsis con propiedades funcionales similares. Por lo tanto, una idea atractiva es que la laminación del cerebro durante el desarrollo es un paso necesario en el desarrollo de sinapsis entre subtipos neuronales específicos, es decir, las capas aseguran que el tipo de célula A solo se conecteal tipo de celda B y no a los tipos de celda C y D, por ejemplo. Sin embargo, hayLa evidencia experimental que demuestra un papel para las capas en el establecimiento de conexiones específicas de tipo celular entre neuronas.
Los investigadores del Departamento de Neurobiología del Desarrollo, Nikolas Nikolaou y Martin Meyer, utilizaron el sistema visual del pez cebra como un modelo para proporcionar nuevas ideas sobre el papel de las capas en el cerebro. El área visual principal del cerebro del pez cebra, eltectum óptico, recibe información del ojo a través de los axones de las células ganglionares de la retina RGC. Estos axones están organizados como una matriz laminar altamente precisa dentro del tectum. En el pez cebra mutantes descarriados, que llevan una mutación en el gen robo2, la disposición en capasde RGC en el tectum se pierde. Los autores utilizaron el mutante descarriado para estudiar cómo la pérdida de una arquitectura neural en capas afecta el desarrollo funcional de las conexiones entre los axones RGC y sus neuronas objetivo en el tectum. El estudio se centra en el desarrollo de selectivo de direccióncircuitos que permiten al animal saber en qué dirección se mueven los objetos.
Un hallazgo sorprendente del estudio es que en las larvas de pez cebra descarriadas relativamente maduras las propiedades funcionales de los circuitos selectivos de dirección son idénticas a las observadas en el pez cebra normal. Además, los autores encontraron que los axones RGC lograron conectarse con sus neuronas objetivo previstasen el tectum mutante descarriado. Estos hallazgos indican que la formación de capas no es necesaria para establecer conexiones funcionales y específicas de tipo celular. Además, se descubrió que el papel del gen robo2 era guiar el crecimiento no solo de los axones RGC sino tambiénsus neuronas objetivo a una lámina común.
Si las capas no se requieren en última instancia para la formación de circuitos neuronales funcionales, ¿para qué sirven? Una idea es que al guiar el crecimiento de las neuronas coincidentes a una capa común, Robo2 facilita el contacto entre las neuronas. Tal mecanismo aceleraría laproceso de ensamblaje de circuitos. Para probar esta idea, los autores realizaron el mismo conjunto de experimentos con peces cebra larvales mucho más jóvenes. En estos animales jóvenes hubo un profundo déficit en el desarrollo de circuitos selectivos de dirección. Colectivamente, estos hallazgos sugieren que un neural en capasla arquitectura es en última instancia prescindible para el cableado correcto de los circuitos, pero esa laminación es esencial para el rápido desarrollo funcional de estas redes neuronales.
"Al mostrar que la laminación acelera el desarrollo funcional de los circuitos en el cerebro, hemos proporcionado evidencia experimental que muestra para qué son las capas. Para el pez cebra larval, que depende de manera crucial de la visión para la supervivencia, la velocidad realmente importa", dijo Nikolas Nikolaou, el primeroautor del estudio
Martin Meyer, autor principal del estudio, dijo: "Nuestro estudio también revela cuán sorprendentemente plástico y adaptable es el cerebro en desarrollo. El hecho de que las neuronas eventualmente puedan encontrarse entre sí y finalmente formar conexiones funcionalmente normales cuando se pierden las señales de laminación fuealgo que no habíamos esperado. Quizás al comprender tal plasticidad podemos obtener información importante sobre cómo reparar circuitos dañados por traumas o enfermedades ''.
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Materiales proporcionado por King's College de Londres . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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