Investigadores del Instituto Stowers de Investigación Médica han identificado neuronas "navegadoras" que son clave para establecer conexiones en el sistema responsable del sentido del olfato. El nuevo estudio se basa en un informe de 2014 del laboratorio del investigador Stowers Ron Yu, Ph.D., que mostró un período crítico en el cableado olfativo utilizando ratones como sistema modelo.
El sistema olfativo depende de una red compleja de conexiones neuronales para detectar olores. Las neuronas sensoriales olfativas en la nariz pasan información a través de sus axones al bulbo olfatorio del cerebro para su procesamiento posterior. Las neuronas con el mismo receptor se extienden o proyectan sus axones,y se conectan al mismo punto del cerebro, llamado glomérulo. Esta convergencia forma un mapa olfativo y actúa como una especie de libro de códigos para los aromas que encontramos. Los fallos en el cableado del mapa afectan la forma en que se perciben los aromas.
Anteriormente, los investigadores pensaban que, dado que las neuronas olfativas se regeneran y reemplazan a sí mismas a lo largo de la vida de un animal, conservan la capacidad de restablecer las conexiones correctas. Yu y su equipo descubrieron que ese no era el caso. Utilizaron una serie de transgénicoslíneas de ratón para demostrar que la primera semana después del nacimiento es una ventana de tiempo crítica para solucionar problemas. Si no se corrige la orientación incorrecta durante este período, las células aún se regeneran, pero muchas quedan atrapadas en las pistas equivocadas.
En su informe de seguimiento publicado en línea el 25 de octubre de 2018, en neurona , los investigadores detallan el descubrimiento inesperado de un grupo de neuronas sensoriales olfativas, o neuronas navegantes, que desempeñan un papel esencial en el establecimiento del mapa olfativo y la corrección de conexiones defectuosas.
"Los resultados indican que el mapa de conectividad neuronal se establece temprano en la vida por un grupo de neuronas que solo existen durante el período crítico. Las neuronas generadas en una etapa adulta no tienen esta capacidad", dice el primer autor Yunming Wu, Ph..D. En el momento en que se llevó a cabo la investigación, Wu era investigador predoctoral en Open University.
El descubrimiento de las neuronas navegadoras es la culminación de cinco años de investigación realizada en el laboratorio de Yu, cuyo objetivo es distinguir las neuronas nacidas temprano de las neuronas nacidas más tarde. Debido a que las neuronas navegadoras se ven idénticas y funcionan igual que las neuronas nacidas más tarde, tomóuna variedad de enfoques creativos para finalmente identificarlos.
Los investigadores utilizaron una combinación de enfoques y tecnologías para identificar las neuronas. El seguimiento cronogenético, un método desarrollado en el laboratorio, les permitió rastrear la vida útil de una neurona mediante el etiquetado genético a lo largo de toda la vida de un ratón. Construyeron un adenovirus para llevar genes alas neuronas para poder etiquetar claramente los axones individuales que emanan de las neuronas. Al combinar el etiquetado de virus y CLARITY, una técnica que hace que las muestras de tejido cerebral de ratón sean transparentes, obtuvieron trayectorias completas de proyección de axones en el bulbo olfatorio. También utilizaronanálisis del transcriptoma para caracterizar la identidad molecular de las células y los cambios en la expresión génica durante el desarrollo. Utilizados en conjunto, estos métodos demostraron que las neuronas navegantes son distintas de otras neuronas sensoriales olfativas.
Los investigadores encontraron que las neuronas experimentan una fase de crecimiento exuberante de axones y tienen una vida útil más corta, así como firmas moleculares distintas. Al extender la vida útil de las neuronas navegadoras, prolongaron su período de crecimiento exuberante e impidieron que los axones convergieran.También encontraron que, si bien todos los nervios sensoriales olfativos podían regenerarse, solo los navegadores tenían la capacidad de establecer un mapa convergente. Las neuronas navegantes también tienen trayectorias muy diferentes cuando se proyectan durante el desarrollo temprano, deambulando en lugar de irdirectamente a los glomérulos. Este comportamiento puede ayudarlos a corregir conexiones incorrectas, ya que pueden encontrar nuevas conexiones tomando muestras de un área mucho más grande.
Aprender más sobre los mecanismos que impulsan las neuronas navegantes y su función en el establecimiento del cableado del mapa olfativo podría ser prometedor para la regeneración y reparación de neuronas olfativas y neuronas en otros tipos de sistemas neurales, como los involucrados en la lesión de la médula espinal.hacer que las neuronas nacidas más tarde que han perdido su capacidad de regenerarse y conectarse correctamente se comporten como las neuronas navegantes podría ser la clave.
"Sabemos que cuando hay anosmia relacionada con un trauma, el sentido del olfato se pierde debido a la ruptura de la conexión entre las neuronas sensoriales y el bulbo olfatorio. Cuando se cortan los axones, incluso cuando se regeneran, si no pueden volver a formarselas conexiones correctamente, aún perdería el sentido del olfato o tendría una percepción alterada del olfato ", dice Yu." Si podemos entender este proceso involucrado en el desarrollo temprano, si podemos reabrir el período crítico, podemos ser capaces dedejar que los axones en regeneración encuentren el objetivo correcto cuando se proyectan hacia atrás. Este estudio es un paso hacia ese objetivo ".
Además de Yu y Wu, otros colaboradores del estudio del Instituto Stowers incluyen a Limei Ma, Ph.D., Kyle Duyck, Carter Long, Andrea Moran, Hayley Scheerer, Jillian Blanck, Allison Peak y Andrew Box. Esta investigación fueasistido por los equipos de apoyo científico de Stowers, incluidos Biología Computacional, Citometría, Servicios para Animales de Laboratorio, Microscopía y Biología Molecular.
El estudio fue financiado por el Stowers Institute for Medical Research y el National Institute on Deafness and Other Communication Disorders of the National Institutes of Health premio R01DC016696. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no necesariamente representa elopiniones de los Institutos Nacionales de Salud.
Resumen simple de hallazgos
Un grupo recientemente descubierto de "neuronas navegadoras" puede ser la clave para comprender el circuito neuronal detrás de nuestro sentido del olfato. El estudio se basa en un informe de 2014 del laboratorio del investigador de Stowers, Ron Yu, Ph.D., que mostróun período crítico en el cableado olfativo. Los fallos en el cableado afectan la forma en que se perciben los aromas. Yu y sus colegas descubrieron que en los ratones, hay una breve ventana para solucionar los problemas, aproximadamente una semana después de que nacen los ratones.
En su informe de seguimiento publicado en línea el 25 de octubre de 2018, en neurona , los investigadores detallan el sorprendente descubrimiento de un grupo de neuronas sensoriales olfativas, o neuronas "navegadoras", que juegan un papel esencial en el establecimiento del mapa olfativo, una especie de libro de códigos para los aromas que encontramos. Las neuronas navegantes también corrigencableado defectuoso que puede afectar el sentido del olfato. Debido a que las neuronas navegadoras se ven idénticas y funcionan igual que otras neuronas, los investigadores de Stowers emplearon creativamente una variedad de enfoques y tecnologías, algunos de ellos desarrollados por ellos mismos, para finalmente identificarlos. Más información sobre las neuronas navegantespodría ser prometedor para la regeneración y reparación de neuronas olfativas y neuronas en otros tipos de sistemas neurales, como los involucrados en la lesión de la médula espinal.
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Materiales proporcionado por Instituto Stowers de Investigación Médica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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