Antes de que nazcamos, el cerebro en desarrollo crea una cantidad increíble de neuronas, que migran a partes específicas del cerebro para prepararnos para la vida. Contrariamente a la creencia popular, la génesis de nuevas neuronas no se detiene en el nacimiento o incluso en la infancia.En algunas áreas seleccionadas del cerebro, puede continuar durante la edad adulta y se cree que es de vital importancia para ciertas formas de aprendizaje y memoria, y en la regulación del estado de ánimo. Aún no se comprende bien cómo se activa y desactiva la neurogénesis, pero UNCLos investigadores de la Escuela de Medicina dirigidos por Juan Song, PhD, profesor asistente en el departamento de farmacología, acaban de descubrir una pista importante.
Reportado como historia de portada en Célula madre celular , los investigadores identificaron un circuito cerebral que controla la neurogénesis que va desde cerca de la parte frontal del cerebro hasta el hipocampo, una estructura relacionada con el aprendizaje y la memoria. El hipocampo es uno de los principales sitios de neurogénesis en el cerebro humano adulto., y el circuito que el equipo de Song ha identificado regula este proceso de producción de neuronas.
"Este circuito controla la actividad de las células madre en la parte del hipocampo donde ocurre la neurogénesis", dijo Song, miembro del Centro de Neurociencia de la UNC. "Nuestro hallazgo, en última instancia, podría tener implicaciones para comprender y tratar muchos trastornos cerebrales que surgen de anomalíasneurogénesis hipocampal, que incluye epilepsia, esquizofrenia, depresión y enfermedad de Alzheimer ".
Las células madre neurales son como células madre en otros tejidos y órganos; dan a luz, si es necesario, a nuevas células que reemplazan a las muertas o moribundas. La mayoría de las neuronas del cerebro adulto están conectadas estrechamente a circuitos complejos y nosustituido.
La principal excepción es la región de la circunvolución dentada DG del hipocampo. La neurogénesis en la DG ocurre a lo largo de la vida adulta y respalda las funciones cruciales del hipocampo para almacenar y recuperar recuerdos. La neurogénesis de la DG también se ha relacionado con el estado de ánimo. De hecho,Los científicos sospechan que los efectos de mejora del estado de ánimo de los fármacos antidepresivos y el ejercicio físico se deben al menos en parte al impulso que dan a la neurogénesis de la DG.
Cómo el cerebro controla la neurogénesis de DG, subiendo y bajando cuando es necesario, es un misterio que Song y su equipo han estado tratando de resolver desde que Song comenzó su laboratorio en la UNC en 2013. En un estudio publicado en la revista Nature Neuroscience,por ejemplo, encontraron que las neuronas hipocampales locales especiales llamadas interneuronas PV proporcionan señales a la progenie recién nacida de DG que parecen ser cruciales para una neurogénesis saludable.
En el nuevo estudio, Song y sus colegas descubrieron que esta señalización de interneuronas PV del hipocampo está regulada por un circuito GABA que proviene del tabique medial, un grupo de neuronas cerca de la parte frontal del cerebro.
"Este circuito GABA del tabique medial funciona a través de las interneuronas PV locales en el hipocampo para instruir a las células madre para que se activen o se mantengan en silencio", dijo Song.neurotransmisor cerebral que normalmente inhibe la actividad neuronal ".
Cuando una célula madre neural se activa, comienza un proceso de división celular que finalmente produce nuevas neuronas que se conectan a los circuitos cerebrales existentes. En un hipocampo sano durante un período de vida normal, la neurogénesis avanza solo a un nivel bajo. Células madre residentespermanecen principalmente en un estado "inactivo" y la población de células madre se mantiene indefinidamente.
Song y su equipo descubrieron que en los ratones, el circuito del tabique medial al hipocampo funciona para mantener las células madre DG en este estado normal y de baja actividad. Actúa como un freno en la activación de las células madre DG y, por lo tanto, ayuda a mantener unpoblación sana de células madre DG.
Por el contrario, interferir con este circuito quita el freno por completo, lo que permite que las células madre DG se vuelvan no solo activas sino hiperactivas. Específicamente, el equipo de Song descubrió que en ratones, esta sobreactivación de células madre DG provocó una explosión de neuronas recién creadasy un agotamiento masivo de la población residente de células madre DG. Además, las nuevas neuronas producidas en este estallido excesivo de neurogénesis parecían menos saludables.
"Su apariencia era anormal", dijo Song. "Sus dendritas, los tallos en forma de raíz que reciben entradas de otras neuronas, eran demasiado largas y tenían demasiados cruces, lo que sugiere funciones deterioradas. Es probable que la producción de estosneuronas anormales en el hipocampo conducirían a déficits de memoria y aprendizaje ".
Ella y su equipo ahora quieren determinar si el circuito del tabique medial al hipocampo puede ser dirigido con terapias para proteger las células madre de DG y restaurar la neurogénesis normal de DG en los casos en que la neurogénesis es anormal. Alzheimer, esquizofrenia, depresión y ciertas formasde la epilepsia, todos se han relacionado con déficits en la neurogénesis DG. También ha habido indicios de que la enfermedad de Alzheimer implica específicamente pérdidas de las neuronas del tabique medial que se conectan al hipocampo para controlar la neurogénesis.
"En principio, restaurar las señales normales del circuito que une el tabique medial con el hipocampo puede ofrecer un potencial terapéutico para tratar trastornos que involucran neurogénesis anormal de DG", dijo Song.
Ella y su laboratorio están estudiando actualmente la función del circuito del tabique medial al hipocampo en el contexto de modelos de ratones con Alzheimer.
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Materiales proporcionado por Atención médica de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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