Existen tres funciones principales del sistema nervioso: la función sensorial, que detecta los cambios en el cuerpo; la función integradora, que toma decisiones basadas en la información que recibe; y la función motora, que lleva impulsos eléctricos para estimular una respuesta. En particular,Las funciones integradoras del cerebro reúnen la información sensorial, la agregan a la memoria, producen pensamientos y toman decisiones.
El cerebelo, parte del cerebro responsable del control motor, sirve como un sistema modelo óptimo para estudiar las características integradoras del sistema nervioso tanto a nivel celular como a nivel de red. El circuito del cerebelo es sorprendentemente simple en comparación conotras regiones del cerebro, con una organización celular que se repite regularmente a través de su capa externa. Además, las tareas dependientes del cerebelo se han mapeado bien a subregiones anatómicas particulares. Por lo tanto, el cerebelo ofrece una oportunidad única para estudiar la dinámica de cómo la informaciónse transfiere y transforma dentro y entre las neuronas para controlar el comportamiento motor.
Las neuronas se dividen en tres partes principales: dendritas, axones y el soma. Mientras que las dendritas reciben e integran la entrada sináptica, los axones transmiten la información sináptica resultante y compilada a sitios específicos en forma de potenciales de acción. Incluso dentro de estas estructuras haysubespecialización; las dendritas a menudo admiten dominios funcionales, o espinas dendríticas, multiplicando su capacidad computacional. Y los axones logran un alto grado de especificidad en la organización y la influencia funcional de los canales de sodio y potasio, a pesar de la visión clásica simplista de los potenciales de acción como monotípicospulsos binarios transmitidos en toda la extensión de un axón.
En su publicación de junio de 2016 en neurona , los investigadores Matthew JM Rowan, Ph.D. y Jason M. Christie, Ph.D., describen cómo superaron un desafío técnico importante que impidió el examen directo de la excitabilidad axonal. Debido a su pequeño diámetro, menos de 500 nanómetros- el axón típico no puede ser examinado por los registros electrofisiológicos convencionales. Sin embargo, utilizando parches subcelulares guiados ópticamente, en combinación con actuadores orgánicos de actividad neuronal, los científicos pudieron muestrear subregiones específicas de la membrana axonal, incluidos ambos botones presinápticosy sus ejes axónicos adjuntos. Esta configuración de grabación permite la evaluación directa de la distribución y las propiedades biofísicas de los canales iónicos y los receptores expresados a lo largo de un axón. Y, en conjunto, permite el registro directo de señales neuronales, incluidos los potenciales de acción y el umbral sinápticoactividad.
Notablemente, este estudio demostró que los potenciales de acción, a menudo vistos como pulsos invariantes, son bastante dinámicos con su forma que varía con la ubicación subcelular. La geometría varicosa de los botones, por sí sola, no impone diferencias sorprendentes en la duración de la espiga. Más bien, esta fisiologíadepende de la influencia diferencial de los subtipos de canales de potasio, así como de una agrupación de canales de potasio de activación rápida en ubicaciones presinápticas. La característica organizativa descrita en este estudio permite a los axones multiplicar sus propiedades adaptativas al ajustar la excitación en un dominio axonal independiente de otros dominios enuna escala espacial exquisitamente local, incluso entre sitios vecinos de liberación.
Direcciones futuras
Según el Dr. Rowan, la disposición agrupada y la densidad de expresión variable de los canales de potasio en los botones son determinantes clave que subyacen al control compartimentado del ancho del potencial de acción de una manera sinapsis por sinapsis cercana. Dicha organización produce una poderosa propiedad adaptativa que permite la liberación individualsitios para informar localmente la duración de un pico de propagación, dependiendo de la abundancia local de canales, y separados de otros sitios. El equipo de investigación del Dr. Christie investigará más a fondo cómo se organiza y modifica la señalización del pico dentro de los axones, y el valor computacional de esta organizacióna microcircuitos cerebelosos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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