Los trastornos del aprendizaje, la memoria y el comportamiento pueden surgir cuando las conexiones entre las neuronas, llamadas sinapsis, no cambian adecuadamente en respuesta a la experiencia. Los científicos han estudiado esta "plasticidad sináptica" durante décadas, pero un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Picower del MIT paraLearning and Memory destaca varias sorpresas sobre algunos de los mecanismos básicos por los cuales sucede. Llegar al fondo de lo que subyace a algunas de esas sorpresas, sugiere la investigación, podría producir nuevos tratamientos para un trastorno llamado Fragile X que causa autismo.
Dos formas clásicas de plasticidad sináptica son que las sinapsis se vuelven más fuertes o más débiles y que las pequeñas estructuras de la columna vertebral que las sostienen se hacen más grandes o más pequeñas. Durante mucho tiempo, el supuesto de trabajo del campo ha sido que estos cambios funcionales y estructurales estaban estrechamente asociados: el fortalecimiento fue acompañado de un aumento en el tamaño de la columna y el debilitamiento de la contracción de la columna anterior. Pero el estudio publicado en Psiquiatría molecular agrega evidencia específica para respaldar una visión más reciente, respaldada por otros estudios recientes, de que esas correlaciones no siempre son ciertas.
"Vimos estos desgloses de correlación entre la estructura y la función", dijo Mark Bear, profesor de Picower en el Departamento de Ciencias del Cerebro y Cognitivas y autor principal del estudio. "Una conclusión es que no puede usar el tamaño de la columna vertebral como un proxypara la fuerza sináptica: puede tener sinapsis débiles con grandes espinas bulbosas. No somos los únicos que hacemos este caso, pero los nuevos resultados en este estudio son muy claros ".
Los coautores del estudio son los ex miembros del laboratorio Aurore Thomazeau y Miquel Bosch.
Dimensiones de disociación
Para realizar el estudio, el equipo estimuló la plasticidad a través de dos receptores neuronales diferentes llamados mGluR5 y NMDAR en dos condiciones diferentes roedores neurotípicos y otros diseñados con la mutación que causa X frágil. En Fragile X, el laboratorio de Bear descubrió la faltade la proteína FMRP conduce a un exceso de síntesis de otras proteínas que hacen que las sinapsis se debiliten demasiado en una región del cerebro llamada hipocampo, que es un área crucial para la formación de la memoria.
La primera sorpresa del estudio fue que la activación de los receptores mGluR5 indujo el debilitamiento, llamado depresión a largo plazo LTD, pero no condujo a ninguna contracción de la columna vertebral ni en Fragile X ni en ratones de control durante al menos una hora. En otras palabras, el cambio estructural que se suponía que iba junto con el cambio funcional en realidad no ocurrió.
En el caso de NMDAR, las dos formas de plasticidad ocurrieron juntas, tanto en el control como en los roedores X frágiles, pero no sin algunas sorpresas más acechando justo debajo de la superficie que disociaron aún más la plasticidad funcional y estructural. Cuando el equipo bloqueó un flujode iones y, por lo tanto, corriente eléctrica en las sinapsis NMDAR, que solo evitaban el debilitamiento, no el encogimiento. Para evitar el encogimiento en los roedores de control, los investigadores tuvieron que hacer algo diferente: inhibir la síntesis de proteínas directamente o inhibiendo una proteína reguladorallamado mTORC1.
"Fue bastante sorprendente para nosotros", dijo Bear. "Estamos haciendo un seguimiento agresivo de eso para comprender mejor esa señalización".
Una nueva oportunidad para Fragile X
Si varias de las sorpresas en el estudio son disruptivas, dijo Bear, otra puede proporcionar una nueva esperanza para tratar Fragile X. Esto se debe a que, si bien el laboratorio de Bear se ha centrado en intervenir en la vía mGluR para tratar Fragile X, los nuevos experimentos que involucran NMDARpuede revelar una avenida adicional.
Cuando el equipo intentó evitar que las espinas se redujeran mediante NMDAR en roedores X frágiles inhibiendo la síntesis de proteínas o mTORC1 como lo hicieron en los controles, descubrieron que no funcionaba. Era como si ya hubiera demasiadoun poco de proteína que promueve la contracción. El equipo incluso pudo replicar este fenómeno de Fragile X en los controles estimulando primero mGluR5, y el consiguiente exceso de síntesis de proteínas, y luego siguiendo con la activación de NMDAR.
Como un guiño al misterio y al trastorno, Bear ha comenzado a referirse a esta molécula potencial promotora de la contracción como "proteína X".
"La pregunta es qué es la proteína X", dijo Bear. "La evidencia es bastante fuerte de que hay una proteína X rápidamente cambiada que está causando estragos en Fragile X. Ahora la caza está en marcha. Estaremos muy emocionadospara encontrarlo."
Además de Thomazeau, Bosch y Bear, los otros autores del artículo son Sofia Essayan-Perez, Stephanie Barnes y Hector De Jesus-Cortes.
Una beca Beatriu de Pinos, la Fundación FRAXA, una Beca de Reintegración Marie Curie, los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación JPB apoyaron la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en el MIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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