Durante más de un siglo, los neurocientíficos han sabido que las células nerviosas se comunican entre sí a través de las pequeñas brechas entre ellas, un proceso conocido como transmisión sináptica las sinapsis son las conexiones entre las neuronas. La información es transportada de una célula a otra porneurotransmisores como el glutamato, la dopamina y la serotonina, que activan los receptores en la neurona receptora para transmitir mensajes excitadores o inhibitorios.
Pero más allá de este esquema básico, los detalles de cómo se produce este aspecto crucial de la función cerebral han sido esquivos. Ahora, una nueva investigación realizada por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland UM SOM ha aclarado por primera vez detalles sobre elarquitectura de este proceso. El artículo fue publicado hoy en la revista Naturaleza .
Las sinapsis son máquinas moleculares muy complicadas. También son pequeñas: solo unas pocas millonésimas de pulgada de ancho. Tienen que ser increíblemente pequeñas, ya que necesitamos muchas; el cerebro tiene alrededor de 100 billones de ellas, y cada una essintonizado de forma individual y precisa para transmitir señales más fuertes o más débiles entre las células.
Para visualizar las características en esta escala submicroscópica, los investigadores recurrieron a una tecnología innovadora conocida como imagen de molécula única, que puede localizar y rastrear el movimiento de moléculas de proteínas individuales dentro de los límites de una sinapsis única, incluso en células vivas.Con este enfoque, los científicos identificaron un patrón inesperado y preciso en el proceso de neurotransmisión. Los investigadores observaron las sinapsis de ratas cultivadas, que en términos de estructura general son muy similares a las sinapsis humanas.
"Estamos viendo cosas que nunca antes se habían visto. Esta es un área de investigación totalmente nueva", dijo Thomas Blanpied, PhD, Profesor Asociado en el Departamento de Fisiología y líder del grupo que realizó el trabajo ".Durante muchos años, hemos tenido una lista de los muchos tipos de moléculas que se encuentran en las sinapsis, pero eso no nos llevó muy lejos en la comprensión de cómo encajan estas moléculas, o cómo funciona realmente el proceso estructuralmente.imágenes de moléculas para mapear dónde están muchas de las proteínas clave, finalmente hemos podido revelar la estructura arquitectónica central de la sinapsis "
En el artículo, Blanpied describe un aspecto inesperado de esta arquitectura que puede explicar por qué las sinapsis son tan eficientes, pero también susceptibles a la interrupción durante la enfermedad: en cada sinapsis, las proteínas clave se organizan con mucha precisión a través de la brecha entre las células ". Las neuronas"Hace un mejor trabajo del que imaginamos al colocar la liberación de moléculas de neurotransmisores cerca de sus receptores", dice Blanpied. "Las proteínas en las dos neuronas diferentes están alineadas con una precisión increíble, casi formando una columna que se extiende entre las dos células".optimiza la potencia de la transmisión y también sugiere nuevas formas de modificar esta transmisión.
El laboratorio de Blanpied ha creado una representación en video del proceso: http://youtu.be/PNhUqhwHDaQ
Comprender esta arquitectura ayudará a aclarar cómo funciona la comunicación dentro del cerebro o, en el caso de una enfermedad psiquiátrica o neurológica, cómo no funciona. Blanpied también se centra en la actividad de las "moléculas de adhesión", que se extienden desde una célulapara el otro y pueden ser piezas importantes de la "nano-columna". Sospecha que si las moléculas de adhesión no se colocan correctamente en la sinapsis, la arquitectura de la sinapsis se interrumpirá y los neurotransmisores no podrán hacer su trabajo.que al menos en algunos trastornos, el problema puede ser que a pesar de que el cerebro tiene la cantidad correcta de neurotransmisores, las sinapsis no transmiten estas moléculas de manera eficiente.
Blanpied dice que esta mejor comprensión de la arquitectura sináptica podría conducir a una mejor comprensión de las enfermedades cerebrales como la depresión, la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer, y tal vez sugerir nuevas ideas para los tratamientos.
Blanpied y sus colegas explorarán a continuación si la arquitectura sináptica cambia en ciertos trastornos: comenzarán observando una sinapsis en un modelo de ratón de la patología en la esquizofrenia.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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