Las células nerviosas pueden regular su sensibilidad a las señales entrantes de forma autónoma. Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Bonn ha descubierto ahora un mecanismo que hace precisamente eso. El Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas y el Instituto Max Planck de Neurobiología del Comportamiento participaron en el trabajo. Los resultados ya se han publicado en la revista Informes de celda.
Cualquiera que haya enviado un mensaje de voz con un teléfono celular sabe cuánto importa el volumen: gritar al micrófono da como resultado una grabación distorsionada y poco clara. Pero susurrar tampoco es una buena idea, entonces el resultado es demasiado silencioso y también difícil de entender. Por eso, los ingenieros de sonido garantizan el sonido perfecto en cada concierto y programa de entrevistas: regulan la ganancia de cada micrófono para que coincida con la señal de entrada.
Las neuronas del cerebro también pueden afinar su sensibilidad, e incluso hacerlo de forma autónoma. Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Bonn y el Hospital Universitario de Bonn muestra cómo lo hacen. Para ello, los participantes investigaron las redes de células nerviosas que también desempeñan un papel en la visión, el oído y el tacto. El estímulo viaja primero al llamado tálamo, una estructura profunda en el centro del cerebro. Desde allí, luego se conduce a la corteza cerebral, donde se procesa más.
Cada neurona se ajusta
«Las neuronas en la corteza cerebral son estimuladas por las señales del tálamo para generar potenciales de acción», explica el Prof. Dr. Heinz Beck del Instituto de Epileptología Experimental e Investigación Cognitiva del Hospital Universitario de Bonn. «Estos son pulsos de voltaje corto que luego se transmiten a otros sitios en el cerebro. Para que eso funcione bien, las neuronas tienen que adaptarse a la intensidad de las señales excitatorias».
Por ejemplo, necesitan reducir su sensibilidad si los estímulos entrantes son muy fuertes. «Ahora hemos descubierto que una enzima específica llamada SLK juega un papel en este proceso», dice Beck, quien también es portavoz del Área de Investigación Transdisciplinaria «Vida y Salud» de la Universidad de Bonn. «Permite que las neuronas calibren individualmente su propia excitabilidad». Lo cual es algo así como no tener un ingeniero de sonido: en cambio, los micrófonos ajustarían automáticamente su sensibilidad para que la grabación no sea demasiado silenciosa ni demasiado amplificada.
“En este mecanismo juegan un papel fundamental unas células nerviosas especiales, las llamadas interneuronas”, explica el doctor Pedro Royero, del grupo de investigación de Beck. Obtuvo su doctorado con este estudio en la Escuela Internacional de Graduados Max Planck y realizó la mayoría de los experimentos. Las interneuronas envían potenciales de acción inhibidores a las neuronas excitadas. En cierto modo, giran la perilla que reduce su sensibilidad. «El SLK ahora determina cuánto pueden ajustar las interneuronas este regulador, es decir, qué tan fuerte es su efecto inhibitorio».
Hay dos tipos diferentes de interneuronas. Algunos son activados directamente por los impulsos entrantes del tálamo. Ya inhiben las neuronas mientras estas son simultáneamente excitadas por el tálamo. Otro tipo, por el contrario, solo se activa por la actividad de las neuronas en la corteza cerebral, es decir, las mismas neuronas que se supone que deben inhibir después. Por lo tanto, son parte de un ciclo de retroalimentación negativa. “Curiosamente, el SLK no está activo en esta inhibición por retroalimentación, pero solo en el primer caso”, señala Royero.
Nuevos conocimientos sobre el desarrollo de enfermedades.
Los investigadores también pudieron demostrar que ciertos genes se activan durante el ajuste de sensibilidad. Ahora quieren investigar su papel en el proceso con más detalle. Esto también es interesante porque el equilibrio entre la excitación y la inhibición es extremadamente importante para la función cerebral. Esto se puede ver, por ejemplo, en la epilepsia: las convulsiones características resultan de la sobreexcitación de grandes áreas de las células nerviosas. De hecho, los estudios muestran que en algunos pacientes con epilepsia, se encuentra menos SLK en las neuronas de lo normal. Quizás el estudio también contribuya a una mejor comprensión de los mecanismos de la enfermedad.
Instituciones participantes y financiación:
Además de la Universidad de Bonn y el Hospital Universitario de Bonn, el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE), el Instituto Max Planck de Neurobiología del Comportamiento, Caesar y la Universidad de Sidney participaron en el trabajo. El estudio fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG), el Consejo Europeo de Investigación (ERC) y el Programa de Becas Bonfor del Hospital Universitario de Bonn.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Bonn. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
