Los científicos han identificado un grupo adicional de células en el cerebro responsables de mantenernos despiertos: el núcleo supramammilar, parte del hipotálamo caudal.
Los neurólogos habían sospechado que un componente del "sistema de excitación ascendente" se podía encontrar en esta parte del cerebro durante más de 100 años, pero la ubicación precisa había sido un misterio. En ratones, activar esta región utilizando técnicas genéticas químicas específicasresultó en una vigilia prolongada durante los períodos normales de sueño de los animales.
Los resultados están programados para su publicación en Comunicaciones de la naturaleza .
En humanos, esta región podría ser un objetivo para sacar a algunos pacientes con lesiones cerebrales de un estado comatoso mediante estimulación eléctrica, dice el autor principal, Nigel Pedersen, MD, profesor asistente de neurología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory y especialista en epilepsia en EmoryCentro de salud cerebral.
El núcleo supramammilar era conocido por sus conexiones con el hipocampo, importante para la formación de la memoria, y partes de la corteza frontal involucradas en la atención focalizada, dice Pedersen.
"Dadas estas conexiones, esta región puede ser importante para el mantenimiento voluntario de la vigilia y la atención, pero se necesita más trabajo para estudiar esto", dice.
Pedersen realizó la investigación con Clifford Saper, MD, PhD y Patrick Fuller, PhD, en la Escuela de Medicina de Harvard y el Centro Médico Beth Israel Deaconess. Pedersen continúa trabajando en Emory sobre la importancia del núcleo supramammilar en la memoria y el aprendizaje, yestudiando sus conexiones con el hipocampo en relación con el control de la epilepsia.
Durante décadas, los neurólogos sabían que el daño al hipotálamo, incluido el observado en la misteriosa encefalitis epidémica posterior a la Primera Guerra Mundial, resultó en una somnolencia marcada. Ahora que la ubicación y la identidad de las neuronas promotoras de la estela son precisamentedefinida, la región supramammilar se une a otras partes del cerebro conocidas por estar involucradas en mantener a las personas despiertas, como el hipotálamo lateral cercano, el tronco encefálico superior y el prosencéfalo basal.
En el documento actual, Pedersen y sus colegas utilizaron técnicas de ingeniería genética para activar selectivamente grupos particulares de células en el cerebro. Lo hicieron con una combinación de un fármaco de diseño clozapina-N-óxido y receptores diseñados para activarse solopor esa droga. Inyectaron vectores virales que llevan un interruptor de activación en el hipotálamo de los ratones, y luego les dieron a los ratones clozapina-N-óxido.
Los investigadores cartografiaron con precisión dónde fueron sus inyecciones y cuáles promovieron la vigilia; solo lo hicieron los que involucraban el núcleo supramammilar. Entonces, ¿qué significa "sentir" esta parte del cerebro "para los ratones?"
"Es difícil de decir, pero muestran un repertorio normal de comportamiento", dice Pedersen. "No están tan alterados, y no muestran comportamientos repetitivos estereotipados, como lo harían con los estimulantes. La principal diferencia entreestos y los ratones normales es que no hay vigilia o siesta 'tranquilas' durante el período diurno normalmente enriquecido con el sueño ".
La inhibición de la misma área del cerebro con técnicas similares aumentó la cantidad de tiempo que los ratones dormían, especialmente el sueño no REM movimiento ocular rápido, aunque el sueño no fue instantáneo después de la administración del medicamento, como se ha demostrado para otras partes de la excitaciónsistema, dice Pedersen.
"Los efectos de la inhibición de la región supramammilar son aumentar el sueño, pero no dramáticamente", dice. "La interrupción de otros componentes del sistema de excitación generalmente tiene efectos relativamente leves. Esto puede equivaler a cierta redundancia en la red de excitación,pero también puede relacionarse con la forma en que los diferentes componentes del sistema de excitación tienen un papel en tipos o componentes particulares de la vigilia. Estamos explorando activamente esta idea ".
Las manipulaciones genéticas también permitieron a los científicos determinar que el glutamato químico del cerebro era crítico para las señales de vigilia. Cuando el gen para un transportador de glutamato VGLUT2 fue eliminado del núcleo supramammilar, la estimulación artificial no tuvo ningún efecto sobre la vigilia y el sueño.
La presencia de la enzima óxido nítrico sintasa se utilizó para identificar un grupo especialmente potente de neuronas promotoras de la estela, pero sus funciones aún dependen de la liberación de glutamato. Todavía no se conoce el papel del neurotransmisor gaseoso óxido nítrico en esta red cerebral,Pedersen agrega.
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Materiales proporcionados por Ciencias de la salud de Emory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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