El cerebro juega un papel activo y esencial mucho antes de lo que se pensaba anteriormente, según una nueva investigación de científicos de la Universidad de Tufts que muestra que mucho antes de que ocurran movimientos u otros comportamientos, el cerebro de una rana embrionaria influye en el desarrollo muscular y nervioso y protege al embriónde agentes que causan defectos de desarrollo. Sorprendentemente, el cerebro realiza estas funciones mientras se está desarrollando, marcando los primeros eventos conocidos de la interfaz cerebro-cuerpo. Además de identificar estas funciones instructivas esenciales por primera vez, los investigadores de Tufts lograron con éxitodefectos rescatados causados por la falta de un cerebro mediante el uso de medicamentos ampliamente aprobados por humanos.
Los descubrimientos, reportados en Comunicaciones de la naturaleza el 25 de septiembre, podría ampliar la comprensión de la cognición humana y la neuroplasticidad y conducir a mejores formas de abordar los defectos congénitos, tratar lesiones y regenerar o regenerar órganos complejos. Las ranas son un modelo ampliamente utilizado en la investigación biomédica porque comparten muchos mecanismos biológicos básicosy procesos con humanos.
"Todo el mundo sabe que el cerebro guía el comportamiento, pero estos datos sugieren que necesitamos revisar nuestra visión del cerebro como inactiva antes de la actividad independiente de un animal. Nuestra investigación muestra que el cerebro está ocupado mucho antes de eso, incluso antes de que sea completamenteLo que es particularmente prometedor en el lado terapéutico es que pudimos revertir los defectos de desarrollo que resultan en la ausencia de un cerebro mediante la aplicación de manipulaciones bioeléctricas y de neurotransmisores relativamente simples ", dijo el autor del artículo, Michael Levin, Ph.D., Profesor de biología de Vannevar Bush y director del Centro Tufts de Biología Regenerativa y del Desarrollo y del Centro de Descubrimiento AAllen en Tufts. El Centro de Descubrimiento Allen en Tufts se enfoca en leer y escribir el código morfogenético que orquesta cómo las células se comunican para crear y reparar complejos anatómicos.da forma e incluye investigadores de Tufts, Harvard, Princeton, la Universidad de Chicago y la Universidad de Tel Aviv.
Rescate de defectos de "nacimiento"
Para examinar el papel del cerebro durante el desarrollo temprano, los investigadores extrajeron los cerebros de los embriones de rana Xenopus laevis 27-1 / 2 horas después de que los óvulos fueron fertilizados, mucho antes de que ocurra la actividad embrionaria independiente.
Los embriones sin cerebro mostraron problemas en tres áreas principales. Lo más obvio fue el desarrollo anormal de los músculos y el sistema nervioso periférico. La densidad de colágeno disminuyó y las fibras musculares fueron más cortas y carecían del patrón de chevron característico que se encuentra en los embriones normales. Los nervios periféricos también crecieron ectópicamentey caóticamente en todo el tronco, revelando que incluso las regiones alejadas del cerebro dependen de su presencia y actividad para la embriogénesis normal.
Además, cuando se exponen a productos químicos que no causan defectos de nacimiento en embriones normales, los embriones sin cerebro desarrollaron deformidades graves, como las médulas espinales y las colas dobladas. Estos resultados demostraron que el cerebro normal proporciona un efecto protector contra la exposición a influencias quesin la actividad del cerebro actuarían como potentes teratógenos.
Es importante destacar que los investigadores pudieron rescatar muchos de estos defectos administrando escopolamina, un medicamento utilizado para regular la función neuronal humana, o inyectando ARN mensajero que codifica el canal de iones HCN2, que modula las señales bioeléctricas en muchos contextos y animales, incluidos los humanos.
"Nuestros datos sugieren que el cerebro ejerce estas funciones utilizando canales eléctricos y químicos que se comunican localmente y a distancia. Dichas comunicaciones distribuidas significan que podemos reparar el daño en un sitio de difícil acceso al proporcionar terapias más fácilmentetejidos accesibles. Ser capaz de tratar una parte del cuerpo y ver resultados en otra parte es particularmente valioso en especialidades como la neuroregeneración ", dijo la primera autora del artículo, la neurocientífica Celia Herrera-Rincón, Ph.D., investigadora postdoctoral en elLaboratorio de Levin.
La investigación futura se centrará en decodificar la información específica que se envía a través de los canales de comunicación recién identificados desde el cerebro, identificar otras estructuras corporales que requieren presencia cerebral, explorar la relevancia en otras especies y perfeccionar la capacidad de proporcionar señales similares al cerebro en otrascontextos para mejorar patrones complejos y reparación de tejidos.
Levin está particularmente fascinado por la cuestión de cómo el cerebro, o cualquier estructura, puede entregar información mientras aún se está construyendo y si otros órganos tienen funciones especiales similares.
"El cerebro y el cuerpo forman un circuito de retroalimentación; el cerebro está siendo construido por las actividades de diseño del embrión, incluso cuando está contribuyendo con una guía instructiva a esos procesos, un delicado equilibrio entre estructura y función. Explicar esto podría conducir a comprender cómolos cerebros guardan recuerdos durante la remodelación y la regeneración masiva. Algún día podríamos ser capaces de regenerar porciones del cerebro mientras los recuerdos todavía están intactos ", dijo." Ya hemos descubierto que el cerebro realiza funciones importantes en esta etapa de desarrollo, ysupongo que esto es solo la punta del iceberg "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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