Una proteina responsable de la corrección
Los investigadores, dirigidos por Peter Scheiffele, han descubierto que una proteína tradicionalmente asociada con el desarrollo óseo es responsable de la corrección de errores mientras que las neuronas conectan con los compañeros correctos en el cerebelo.
El cerebro es un conjunto complejo de redes neuronales en el que miles de diferentes tipos de neuronas establecen conexiones neuronales, llamadas sinapsis, con otras neuronas. Para establecer estas sinapsis, las neuronas envían axones de sus cuerpos celulares, que son extensiones similares a la fibra que se extienden hacia varias regiones del cerebro.
Cada neurona debe conectarse con neuronas compañeras particulares durante el desarrollo cerebral y es esta especificidad precisa la que permite que diferentes circuitos y diferentes regiones cerebrales tengan distintas funciones.
El cerebelo, por ejemplo, tiene una conectividad muy precisa que permite al cerebro utilizar información sensorial y convertirla en una respuesta motora exacta. Existen un número de tipos celulares en el cerebelo, dos de ellas las células Purkinje y las células de gránulo. Las fibras mossy son un grupo de células que gestionan información sensorial que produce conexiones sinápticas sólo con las células de gránulo.
Los investigadores han demostrado que estas fibras mossy a menudo se conectan con neuronas Purkinje durante el desarrollo cerebral temprano, además de a las células de gránulo. Estas conexiones Purkinje incorrectas son entonces eliminadas posteriormente en una semana, estableciendo especificidad adecuada en el cerebelo.
Los autores también descubrieron que la proteína 4 morfogenética ósea (BMP4) ayuda a corregir estos errores iniciales. Originalmente, BMP4 estaba vinculada con la especialización de las células durante la osteogénesis. Lo que antes se desconocía era que la proteína es también responsable de la estabilidad y eliminación de las conexiones neuronales.
Según explica Scheiffele, "si las conexiones inapropiadas entre las neuronas no se eliminaran, esto podría conducir a alteraciones sustanciales en el cerebro. El autismo podría también estar vinculado a esta forma de fallo para corregir errores".
El grupo de investigación utilizó un modelo de ratón genético para realizar sus observaciones. Con la ayuda de una proteína fluorescente, las diferentes conexiones nerviosas podían teñirse y hacerse visibles mediante una técnica avanzada de imágenes que combina la microscopía de luz y la electrónica. Esto permitió a los investigadores seguir múltiples tipos de cambios en la conectividad.
"Estos procesos pueden aplicarse al desarrollo del cerebro humano y podría jugar un importante papel en posteriores investigaciones del cerebro", añade Scheiffele.
El cerebro pasa por cambios drásticos durante los inicios de su vida. Mientras que las conexiones neuronales del cerebro de un recién nacido son relativamente inespecíficas, la selectividad de las sinapsis aumenta de forma mantenida. La cuestión de cuál es la utilidad de estas conexiones inapropiadas de corta vida para el desarrollo cerebral será el centro de las investigaciones del equipo de Scheiffele, junto con sus posibles implicaciones para los trastornos neurológicos como autismo, esquizofrenia y epilepsia.
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