MADRID, 17 Jul. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Kyushu (Japón) han desvelado los mecanismos que subyacen a la poda sináptica basada en la competencia, una fase fundamental pero poco estudiada del desarrollo por el que se eliminan sinapsis débiles durante el desarrollo, según publican en la revista 'Developmental Cell'.
Utilizando células mitrales de ratón --un tipo de neurona del sistema olfativo--, el equipo descubrió que cuando las neuronas reciben una señal neurotransmisora, la dendrita receptora se protege mediante una serie de vías químicas. Al mismo tiempo, la despolarización desencadena que otras dendritas de la misma célula sigan una vía distinta que favorece la poda.
Cómo se conectan y remodelan las neuronas es una cuestión fundamental en neurobiología. El concepto clave de una interconexión adecuada radica en que las neuronas forman y refuerzan conexiones con otras neuronas al tiempo que podan las excesivas e incorrectas.
"Una frase común en la remodelación de circuitos neuronales es 'disparar junto, cablear juntos' y 'fuera de sincronía, pierde tu enlace'. La primera describe cómo las neuronas que se pasan señales entre sí tienden a reforzar las conexiones, mientras que la segunda explica que sin dicha señalización esa conexión disminuye --explica el profesor Takeshi Imai, de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu, que dirigió el estudio--. Es un proceso de refinamiento fundamental para la correcta maduración del cerebro".
Durante décadas los investigadores, incluido el profesor Imai, han explorado el proceso fundamental de cómo las neuronas forman y refuerzan sus conexiones, pero había una laguna importante en el proceso que pocos examinaban: cómo se eliminan las conexiones.
"La eliminación de conexiones neuronales, lo que llamamos poda, era algo que todo el mundo en el campo conocía y observaba. Pero si nos fijamos en la bibliografía, faltaban estudios sobre el mecanismo exacto que impulsaba el proceso", explica el primer autor, Satoshi Fujimoto.
La eliminación de conexiones ocurre en todas partes del sistema nervioso, por ejemplo en las uniones neuromusculares, las neuronas que envían señales a los músculos para que se muevan. Al principio, las fibras musculares reciben entradas de muchas motoneuronas. A medida que creces, estas conexiones se van afinando, algunas se refuerzan y otras se eliminan, hasta que sólo una neurona se conecta a una fibra muscular. Esta es la razón por la que el control motor y la coordinación son torpes a una edad temprana.
"Decidimos investigar qué ocurre exactamente en las neuronas durante la remodelación, así que nos fijamos en utilizar células mitrales de ratón, un tipo de célula alojada en el bulbo olfatorio, el centro cerebral implicado en nuestro sentido del olfato", afirma Fujimoto.
"En los adultos, las células mitrales tienen una única conexión con una estación de señalización llamada glomérulo --prosigue--. Pero al principio del desarrollo, las células mitrales envían ramificaciones a muchos glomérulos. A medida que pasa el tiempo, estas ramificaciones se podan para dejar una única conexión fuerte. Al final, las células mitrales sólo pueden olfatear un tipo específico de olor".
En primer lugar, el equipo descubrió que las ondas espontáneas del neurotransmisor glutamato en el bulbo olfatorio facilitan la poda de dendritas. A continuación, el equipo se centró en las vías de señalización internas de la célula mitral. Lo que descubrieron fue una maquinaria única de protección/castigo que reforzaba ciertas conexiones e iniciaba la poda de otras.
"Descubrimos que en las células mitrales la señalización del glutamato era esencial para la poda. Cuando el glutamato se une a su receptor NMDAR en una dendrita, suprime la molécula de la maquinaria de poda llamada RhoA --prosigue Fujimoto--. Esta señal de 'sálvame' es importante para protegerla de la poda".
Tras la entrada de glutamato, la célula mitral también se despolariza y dispara una señal. El equipo también descubrió que la despolarización desencadena la activación de RhoA en otras dendritas de la misma célula, y pone en marcha el proceso de poda. En pocas palabras, la dendrita que recibe la señal directa de glutamato queda protegida, mientras que las demás dendritas se podan.
"Esta señal de 'castigo' para la eliminación de sinapsis sólo actúa sobre las sinapsis no protegidas, y explica cómo sólo una conexión fuerte se convierte en ganadora y todas las demás que median entradas débiles y ruidosas se convierten en perdedoras", explica Imai.
Los hallazgos del equipo revelan nueva información sobre una fase crítica del desarrollo neuronal que se ha pasado por alto.
"La poda adecuada de las conexiones neuronales es tan importante como el fortalecimiento de la red. Si va mal en cualquiera de los dos sentidos, puede dar lugar a distintos tipos de trastornos neurofisiológicos --explica Imai--. Se ha relacionado un número demasiado bajo de conexiones con la esquizofrenia, mientras que se han detectado demasiadas conexiones en personas con trastorno del espectro autista, por ejemplo. Para entender este tipo de patologías tenemos que observar detenidamente cada paso del desarrollo", concluye.
