miércoles, 25 de mayo de 2011

Investigadores descubren que la experiencia sensorial influye sobre la forma que adquieren las neuronas

El investigador Víctor Borrell, del Instituto de Neurociencias de Alicante, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández, ha puesto de manifiesto el mecanismo celular que controla el desarrollo y la diferenciación de las neuronas estrelladas de la capa 4 de la corteza cerebral.

Los resultados de esta investigación, obtenidos en colaboración con el investigador Edward M. Callaway, del Salk Institute for Biological Studies de California, demuestran que la percepción sensorial desempeña un papel fundamental en el proceso de desarrollo del cerebro, ya que determina la forma que van a tener muchas de las neuronas de la corteza cerebral.

Este descubrimiento ha sido publicado en la prestigiosa revista 'The Journal of Neuroscience' y supone un "avance significativo" a la hora de comprender los mecanismos implicados en el desarrollo de la corteza cerebral, según ha informado el CSIC e un comunicado.

Los resultados obtenidos en la investigación muestran los mecanismos celulares implicados en la adquisición de las distintas morfologías de las neuronas de la corteza cerebral y ponen de manifiesto, por primera, vez la participación activa de la experiencia sensorial en este proceso, paso clave para el correcto funcionamiento del cerebro.

El investigador Víctor Borrell ha explicado que "para la mayoría de neuronas de la corteza cerebral, el proceso de desarrollo es relativamente sencillo: crecer y aumentar en complejidad". Sin embargo, "en el caso de las neuronas estrelladas el proceso es distinto, y consta de dos fases completamente contrapuestas".

En una primera fase estas neuronas aumentan en tamaño y complejidad, adquiriendo una morfología similar a las típicas neuronas piramidales. En una segunda fase, estas neuronas entran en un proceso de regresión, durante el cual sufren una reducción del tamaño y de la complejidad de su dendrita principal, alcanzando finalmente la típica forma estrellada.

Este tipo de desarrollo únicamente había sido observado en una pequeña población muy particular de neuronas de la corteza, pero este estudio demuestra que lo mismo sucede en la mayoría de neuronas de la capa 4, según ha destacado el investigador.

LA REGIÓN MÁS COMPLEJA DEL CEREBRO

La corteza cerebral es la región más compleja del cerebro de los mamíferos y la parte más desarrollada en el cerebro de los seres humanos. "La información que recibimos del mundo exterior a través de nuestros sentidos viaja por el sistema nervioso hasta la corteza cerebral, donde esta información es procesada, integrada, y combinada con recuerdos y sensaciones anteriores, dando lugar a nuestra particular percepción del mundo que nos rodea", ha señalado Borrell.

La corteza cerebral contiene un repertorio único de tipos de neuronas, que se distinguen por tener cada uno su forma característica, definida por la extensión y arborización de sus dendritas. La mayor parte de las neuronas excitadoras de la corteza cerebral se caracterizan por tener una dendrita apical larga que predomina sobre varias dendritas basales más cortas, dando a estas neuronas un aspecto piramidal. En la capa 4, sin embargo, predomina un tipo de neurona con una dendrita apical corta similar a las dendritas basales, dando a estas neuronas un aspecto muy característico de asterisco o estrella.

Diversos estudios habían demostrado que durante el desarrollo de la corteza cerebral las neuronas piramidales sufren un notable crecimiento y arborización de todas sus dendritas, lo que finalmente acaba dando lugar a la forma piramidal típica de estas neuronas en el cerebro adulto.

También se ha propuesto que el tamaño y la forma finales de estas neuronas piramidales son fruto de la combinación de factores genéticos intrínsecos, e influencias ambientales locales, incluyendo la actividad eléctrica de las propias neuronas.

Al contrario que con las neuronas piramidales, los mecanismos encargados de dirigir el desarrollo de las dendritas hacia una forma estrellada, como ocurre con las neuronas de la capa 4 de la corteza cerebral, y los factores que influyen sobre este proceso eran enteramente desconocidos, hasta ahora.

Una vez comprendido el proceso mediante el cual las neuronas estrelladas adquieren su forma definitiva en dos fases, los investigadores Víctor Borrell y Edward Callaway comenzaron la búsqueda de los factores que regulan este proceso.

Descubrieron que la actividad sensorial parece tener una importancia capital en ese proceso. Vieron que en situaciones de deprivación visual, donde la corteza cerebral no recibe impulsos eléctricos procedentes de la retina, las neuronas de la capa 4 solo completaban con éxito la primera fase de su desarrollo, la de crecimiento y aumento de complejidad.

Sin embargo, llegado el momento de empezar la segunda fase de desarrollo, la de retracción de la dendrita apical, la mayoría de neuronas era incapaz de hacer ese cambio y permanecía en fase de crecimiento, conservando la forma piramidal. Por lo tanto, la percepción sensorial, y en este caso la percepción visual, desempeña un papel fundamental en el proceso de desarrollo del cerebro, ya que determina la forma que van a tener muchas de las neuronas de la corteza cerebral.

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