Archivo - Una red neuronal artificial es un grupo interconectado de nodos similar a la vasta red de neuronas en un cerebro biológico. - BLACKJACK3D/ISTOCK - Archivo
MADRID, 1 Dic. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de Johns Hopkins Medicine (Estados Unidos) informan de que han utilizado una tecnología de "congelación y descarga" para observar comunicaciones difíciles de ver entre células cerebrales en tejido cerebral vivo de ratones y humanos.
Los hallazgos de los nuevos experimentos, apoyados por los Institutos Nacionales de Salud y publicados en 'Neuron', podrían ayudar potencialmente a los científicos a encontrar las causas fundamentales de las formas no hereditarias de la enfermedad de Parkinson.
Según la Fundación del Parkinson, la mayoría de los casos de enfermedad de Parkinson se presentan esporádicamente. La afección se caracteriza por interrupciones en el punto de señalización entre dos neuronas. Ese punto de conexión, conocido como sinapsis, es notoriamente difícil de estudiar, concreta el doctor Shigeki Watanabe, profesor asociado de biología celular en Johns Hopkins Medicine, quien dirigió la investigación.
"Esperamos que esta nueva técnica de visualización de la dinámica de la membrana sináptica en muestras de tejido cerebral vivo nos ayude a comprender las similitudes y diferencias entre las formas hereditarias y no hereditarias de la enfermedad", incide Watanabe. A la larga, añade, este enfoque podría contribuir al desarrollo de tratamientos para este trastorno neurodegenerativo.
En cerebros sanos, las vesículas sinápticas, o burbujas transportadoras de mensajes dentro de las células cerebrales, ayudan a transferir información de una célula a otra en un proceso clave para el procesamiento de la información, el aprendizaje y la formación de recuerdos. Comprender este proceso es crucial para identificar dónde se interrumpe la comunicación celular en enfermedades neurodegenerativas, afirma Watanabe.
Anteriormente, Watanabe contribuyó al desarrollo de la técnica de electroimpulso y congelación para observar con mayor detalle los movimientos de la membrana sináptica (estos resultados se publicaron en 2020 en Nature Neuroscience). En esencia, la técnica consiste en utilizar un pulso eléctrico para estimular el tejido cerebral vivo y luego congelarlo rápidamente para capturar el movimiento celular y observarlo mediante microscopía electrónica.
En un estudio publicado a principios de este año en 'Nature Neuroscience', Watanabe utilizó el método en los cerebros de ratones modificados genéticamente para comprender cómo una proteína clave, la intersectina, mantiene las vesículas sinápticas en una ubicación particular dentro de una célula cerebral hasta que están listas para ser liberadas para activar una célula cerebral vecina.
Para el nuevo estudio, los investigadores utilizaron muestras de cerebros de ratones normales, así como tejido cerebral cortical vivo, obtenido con autorización de seis personas sometidas a cirugía para la epilepsia en el Hospital Johns Hopkins. Las intervenciones quirúrgicas fueron médicamente necesarias para extirpar lesiones del hipocampo cerebral.
En colaboración con científicos de la Universidad de Leipzig, en Alemania, los investigadores validaron primero el método de congelación y descarga observando la señalización del calcio, un proceso que hace que las neuronas liberen neurotransmisores en los tejidos cerebrales de ratones vivos.
A continuación, los científicos estimularon neuronas en tejido cerebral de ratón con el método de "zap and-freeze" y observaron dónde las vesículas sinápticas se fusionan con las membranas de las células cerebrales y liberan sustancias químicas llamadas neurotransmisores que llegan a otras neuronas. Observaron entonces cómo las células cerebrales de ratón reciclan las vesículas sinápticas después de que se utilizan para la comunicación neuronal, un proceso conocido como endocitosis, que permite que las neuronas absorban material.
Posteriormente, los investigadores aplicaron la técnica de congelamiento y descarga a muestras de tejido cerebral de personas con epilepsia y observaron la misma vía de reciclaje de vesículas sinápticas que opera en las neuronas humanas.
En muestras de cerebro tanto de ratón como de humano, la proteína Dynamin1xA , que es esencial para el reciclaje ultrarrápido de la membrana sináptica, estaba presente en el lugar donde se cree que ocurre la endocitosis en la membrana de la sinapsis.
"Nuestros hallazgos indican que el mecanismo molecular de la endocitosis ultrarrápida se conserva entre los tejidos cerebrales de ratones y humanos", detalla Watanabe, sugiriendo que las investigaciones en estos modelos son valiosas para comprender la biología humana.
En futuros experimentos, Watanabe dice que espera aprovechar la técnica de congelamiento y descarga para estudiar la dinámica de las vesículas sinápticas en muestras de tejido cerebral tomadas con permiso de pacientes con enfermedad de Parkinson sometidos a estimulación profunda del tejido cerebral.
