Un equipo de LMU ha demostrado que los axones de las neuronas auditivas en el tronco encefálico que responden a sonidos de baja y alta frecuencia difieren en su morfología, y que estas variaciones se correlacionan con las diferencias en la velocidad de conducción de la señal.
Como regla general, los axones es decir, las fibras transmisoras de señales de las neuronas en el sistema nervioso central de los vertebrados se envuelven en capas de mielina, que sirve como una forma de aislamiento que mejora sus propiedades de conducción eléctrica.El recubrimiento de mielina rico en grasa consiste en gran parte en las membranas celulares de las llamadas células glia, que se envuelven alrededor del axón. A lo largo de los axones, la vaina de mielina es interrumpida regularmente por estructuras llamadas nodos de Ranvier, y su efecto aislante aseguraque los potenciales de acción se pueden construir es decir, la transmisión de la señal puede ocurrir solo en estos sitios. En otras palabras, los potenciales de acción en los axones mielinizados se propagan de manera saltatoria, saltando de nodo a nodo a través de los tramos aislados o 'entrenudos' que intervienen.En general, se ha supuesto que la velocidad de conducción de potenciales de acción a lo largo de tales axones aumenta con el diámetro del axón y con la distancia entre nodos sucesivos de Ranvier.
Un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores dirigido por el neurobiólogo de la LMU, Profesor Benedikt Grothe, en colaboración con colegas del University College de Londres, ahora ha revocado esta idea, que se cita en la mayoría de los libros de texto de neurobiología ". Nuestros hallazgos refutan claramente lo convencionalnoción de que la velocidad de transmisión de la señal en el axón mielinizado de las neuronas vertebradas siempre aumenta en proporción a la longitud de los entrenudos ", dice Grothe. Los nuevos resultados aparecen en el último número de la revista en línea Comunicaciones de la naturaleza .
Nuestro sentido del oído depende de la conversión de las oscilaciones mecánicas entrantes en impulsos eléctricos por parte de las células ciliadas sensoriales en el oído interno. Los impulsos son transmitidos por otras neuronas para su posterior procesamiento, que a su vez depende de las características estructurales de la señal-transmitiendo axones. Dado que ambos oídos codifican un estímulo acústico dado de la misma manera, las claves decisivas para la localización del sonido surgen del hecho de que un sonido dado llega antes y es percibido como más fuerte por el 'oído ipsilateral' elmás cerca de la fuente de sonido que el estímulo que llega al oído 'contralateral'. Por lo tanto, la comunicación precisa de la diferencia de tiempo entre las respuestas de los dos oídos a un sonido dado a los centros de procesamiento superiores es crucial para la localización precisa de la fuente de sonido.Por esta razón, el cerebro debe ser capaz de codificar diferencias mínimas entre los tiempos de llegada de las señales en los dos oídos. Este cálculo requiere un conjunto complejode interacciones entre las diferentes células nerviosas que transmiten esta información, en forma de potenciales de acción, desde el oído interno hasta las neuronas auditivas en el tronco encefálico.
Grothe y sus colegas han descubierto inesperadamente que las adaptaciones estructurales relacionadas con los nodos de Ranvier y los entrenudos intervinientes en las neuronas auditivas en el tronco encefálico de los mamíferos desempeñan un papel fundamental en el ajuste de la velocidad y la precisión de la propagación de señales a través de estas vías.
Modelado preciso de geometría axonal
"Nuestra investigación reveló diferencias estructurales en el patrón de mielinización de sus axones. Los axones que son más sensibles a los tonos de baja frecuencia tienen un diámetro mayor que los que responden a los sonidos de alta frecuencia pero, sorprendentemente, sus regiones de entrenudos son en realidadmás corto ", explica Grothe. Además, las simulaciones por computadora realizadas por los investigadores indicaron que estas variaciones en la morfología del axón deberían actuar para ajustar la velocidad de conducción de la señal. Las mediciones electrofisiológicas posteriores confirmaron que los axones que reaccionan a los tonos de baja frecuencia transmiten señales más rápidoy con mayor fidelidad.
"Nuestros hallazgos también contradicen la suposición generalizada de que los axones que cumplen la misma función deben ser estructuralmente idénticos, y que la longitud de sus entrenudos es siempre proporcional al diámetro del axón", señala Grothe. "En cambio, parece que hayson diferencias estructurales sistemáticas entre ellas que dependen del sitio de origen de las señales y la naturaleza de sus circuitos objetivo ".
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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