La repetición puede ser útil si estás tratando de memorizar un poema, dominar un riff de guitarra o simplemente cultivar buenos hábitos. Sin embargo, cuando este tipo de comportamiento se vuelve compulsivo, puede interferir en el camino de la vida normal, un impedimentoa veces observado en enfermedades psiquiátricas como el síndrome de Tourette y los trastornos del espectro autista. Ahora, los científicos de Rockefeller han identificado un circuito cerebral que subyace a la repetición en los gusanos, un hallazgo que finalmente puede arrojar luz sobre un comportamiento similar en humanos.
Estudiando el gusano redondo microscópico C. elegans, los investigadores encontraron que los defectos en una proteína hacen que los animales se reorienten una y otra vez. Descrito en Comunicaciones de la naturaleza , estas observaciones se ven reforzadas por investigaciones previas en ratones, y sugieren que mecanismos similares pueden impulsar el comportamiento repetitivo en una variedad de animales, incluidos los humanos.
limpieza química
Los científicos inicialmente se propusieron comprender cómo los astrocitos, las células en forma de estrella que se encuentran en los cerebros de los mamíferos, ayudan a las neuronas a hacer su trabajo. Se cree que los astrocitos son responsables, entre otras cosas, de eliminar el exceso de neuroquímicos en las sinapsis, las conexiones entre las neuronasEsta tarea es vital porque si los químicos no se eliminan de manera oportuna, pueden estimular las neuronas de manera inesperada, interrumpiendo la función cerebral normal. Para comprender mejor este proceso, Menachem Katz, investigador asociado en el laboratorio de Shai Shaham, buscó C. elegans células gliales CEPsh , que sospechaba que era el equivalente de gusanos de los astrocitos.
Confirmando esta sospecha, Katz, Shaham y sus colegas utilizaron la secuenciación de ARNm para mostrar que los astrocitos de ratón y la CEPsh glia tienen firmas genéticas similares. Entre otras cosas en común, ambos tipos de células producen la proteína GLT-1, cuya versión en mamíferos esresponsable de eliminar el glutamato químico de las sinapsis. Este hallazgo, dice Shaham, brindó a los investigadores una oportunidad única para definir cómo funcionan los astrocitos y GLT-1.
"Los científicos han tratado de comprender las funciones de los astrocitos durante muchos años, y en los mamíferos no es fácil porque estas células son esenciales para mantener las neuronas vivas", dice. "Pero en C. elegans solo hay cuatro células gliales CEPsh, y no son necesarias para la supervivencia de las neuronas. Esto nos permitió investigar las funciones específicas de los transportadores de glutamato, sin preocuparnos por los efectos secundarios de la enfermedad de las neuronas ".
Para hacerlo, los investigadores crearon C. elegans sin GLT-1. Sorprendentemente, este agotamiento no resultó en la acumulación de glutamato en las sinapsis, como era de esperar. En cambio, los gusanos exhibieron oscilaciones en los niveles sinápticos de glutamato y un defecto de comportamiento peculiar.
"Estos animales cambiaron su dirección a un ritmo vertiginoso. Siguieron avanzando y retrocediendo, avanzando y retrocediendo", dice Shaham, profesor de la familia Richard E. Salomon. "Y cuando analizamos este comportamiento, descubrimosque lo hicieron en un patrón realmente interesante "
girar, girar, girar
Es perfectamente normal para C. elegans para cambiar el curso de vez en cuando. Normalmente, el gusano se reorienta aproximadamente una vez cada 90 segundos. Pero los gusanos que carecen de GLT-1 , descubrieron los investigadores, llevaron a cabo esta acción al extremo: a intervalos de 90 segundos, los animales ejecutaron no una inversión, sino estallidos de ellos. "Es como si una vez que comienzan la acción, no pueden dejar de repetirla", dice Katz.
Otros experimentos revelaron que la eliminación del receptor de glutamato MGL-2 bloqueó tanto las repeticiones repetitivas como las oscilaciones sinápticas de glutamato. Los investigadores concluyeron que cuando el glutamato no se elimina de manera eficiente, el químico estimula MGL-2, lo que a su vez desencadena la liberación de másglutamato. Este proceso luego se repite en un bucle; y cada vez que se libera glutamato, activa la neurona responsable de iniciar las reversiones.
"Estos hallazgos sugieren un modelo simple de cómo puede ocurrir la repetición en los gusanos", dice Katz. "Y resulta que este modelo puede mantenerse en sistemas nerviosos más complejos".
De hecho, experimentos anteriores han demostrado que las mutaciones de GLT-1 causan acicalamiento repetitivo en ratones, y que los compuestos que bloquean la versión de MGL-2 en ratones eliminan comportamientos similares en otros contextos. Tomados junto con los nuevos hallazgos en C. elegans, esta investigación sugiere que la secreción anormal de glutamato puede ser la base de comportamientos repetitivos en todo el reino animal, lo que aumenta la posibilidad de que puedan ser relevantes para comprender la repetición patológica en humanos.
De acuerdo con esta idea, los estudios de genética humana han encontrado mutaciones asociadas con la señalización de glutamato en pacientes con trastorno obsesivo compulsivo y trastornos del espectro autista, que pueden ir acompañados de un comportamiento repetitivo.
"Estábamos realmente emocionados de ver estos enlaces en la literatura científica porque significa que nuestros hallazgos pueden ayudar a descubrir un mecanismo plausible subyacente a una clase importante de enfermedades humanas", dice Shaham. "Y, en términos más generales, estamos mostrando a ese candidatolos genes afectados en la enfermedad humana pueden estudiarse y verificarse en el gusano más simple ".
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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