Imagen: GE Healthcare. Fuente: Flickr.
Un equipo internacional de investigación, en el que participa el Institut Cavanilles de la Universitat de València, en el Parc Científic, ha descubierto que la selección natural por la que sobreviven las neuronas de segunda generación en el cerebro no depende del contacto que establezcan con neuronas iniciales, como se pensaba, sino de su propio reloj interno.
Este dato pone en duda la explicación más clásica sobre la forma en que se determina el número de células neuronales, una de las grandes cuestiones de la biología del cerebro humano.
El trabajo está dirigido por el neurobiólogo mexicano y Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica, Arturo Álvarez-Buylla (University of California) y se realiza en colaboración con el equipo del catedrático de Biología Celular José Manuel García Verdugo (Universitat de València).
La clave: señales intrínsecas de las neuronas
La toma de decisiones por parte de nuestro cerebro es el resultado del establecimiento de señales excitadoras e inhibidoras, cuya interacción da lugar a procesos muy complejos en la corteza cerebral.
Los circuitos inhibitorios de esta zona están formados por interneuronas (neuronas que comunican a las neuronas sensoriales con las motoras), procedentes de otras células precursoras que se eliminan durante el desarrollo postnatal.
Conocer cómo se determina el número final de neuronas en el cerebro de un individuo es algo fundamental para la neurociencia, ya que es bien sabido que durante la etapa embrionaria existe una sobreproducción de este tipo de células.
Hasta ahora, se pensaba que la muerte de determinadas poblaciones neuronales se debía a la competencia de éstas por señales tróficas extrínsecas (la denominada hipótesis neurotrófica). Sin embargo, en este trabajo se desvela que el control de algunas poblaciones neuronales se debe a señales intrínsecas de estas neuronas, independientemente de las condiciones de su entorno.
Este dato pone en duda la explicación más clásica sobre la forma en que se determina el número de células neuronales, una de las grandes cuestiones de la biología del cerebro humano.
El trabajo está dirigido por el neurobiólogo mexicano y Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica, Arturo Álvarez-Buylla (University of California) y se realiza en colaboración con el equipo del catedrático de Biología Celular José Manuel García Verdugo (Universitat de València).
La clave: señales intrínsecas de las neuronas
La toma de decisiones por parte de nuestro cerebro es el resultado del establecimiento de señales excitadoras e inhibidoras, cuya interacción da lugar a procesos muy complejos en la corteza cerebral.
Los circuitos inhibitorios de esta zona están formados por interneuronas (neuronas que comunican a las neuronas sensoriales con las motoras), procedentes de otras células precursoras que se eliminan durante el desarrollo postnatal.
Conocer cómo se determina el número final de neuronas en el cerebro de un individuo es algo fundamental para la neurociencia, ya que es bien sabido que durante la etapa embrionaria existe una sobreproducción de este tipo de células.
Hasta ahora, se pensaba que la muerte de determinadas poblaciones neuronales se debía a la competencia de éstas por señales tróficas extrínsecas (la denominada hipótesis neurotrófica). Sin embargo, en este trabajo se desvela que el control de algunas poblaciones neuronales se debe a señales intrínsecas de estas neuronas, independientemente de las condiciones de su entorno.
Arturo Alvarez-Buylla. Fuente: UCSF.
Eliminación neuronal masiva al inicio de la vida
En el estudio con el modelo animal, publicado en la revista Nature, los autores han descrito cómo hasta un 40% de las interneuronas corticales del cerebro del ratón son eliminadas durante los primeros días de vida.
“Pero la importancia de este descubrimiento –comenta J.M. García Verdugo, otro de los autores de la investigación- radica en que esta cronología se repite independientemente del entorno de señales a las que las células estén expuestas”.
Los resultados de este estudio abren un nuevo escenario donde la explicación más clásica para la determinación del número celular en el cerebro podría no ser válida.
“La hipótesis neurotrófica está mundialmente aceptada y este descubrimiento podría romper con ella”, señala García Verdugo. “A partir de este momento, se abre un debate neurocientífico internacional en torno a esta idea, que seguiremos defendiendo con demostraciones científicas”.
Dos explicaciones posibles
Las principales hipótesis que se plantean para explicar el proceso son dos. Por un lado, la posible generación de un número excesivo de precursores interneuronales como medida preventiva ante la existencia de precursores defectuosos.
Y por otro, la posibilidad de que este tipo neuronal reciba señales de supervivencia exclusivamente a través de sus propias interneuronas hermanas, y por vías todavía por determinar.
Las implicaciones de este descubrimiento son importantes, ya que las interneuronas juegan un papel crítico en la fisiología de la corteza del cerebro.
Su alteración se ha relacionado con la aparición de enfermedades neurológicas como epilepsia, esquizofrenia y enfermedad de Alzheimer. Por tanto, un mayor conocimiento de su funcionamiento, conlleva un mejor entendimiento de la fisiopatología del cerebro y la posibilidad del diseño y utilización de nuevas medidas terapéuticas.
En el estudio con el modelo animal, publicado en la revista Nature, los autores han descrito cómo hasta un 40% de las interneuronas corticales del cerebro del ratón son eliminadas durante los primeros días de vida.
“Pero la importancia de este descubrimiento –comenta J.M. García Verdugo, otro de los autores de la investigación- radica en que esta cronología se repite independientemente del entorno de señales a las que las células estén expuestas”.
Los resultados de este estudio abren un nuevo escenario donde la explicación más clásica para la determinación del número celular en el cerebro podría no ser válida.
“La hipótesis neurotrófica está mundialmente aceptada y este descubrimiento podría romper con ella”, señala García Verdugo. “A partir de este momento, se abre un debate neurocientífico internacional en torno a esta idea, que seguiremos defendiendo con demostraciones científicas”.
Dos explicaciones posibles
Las principales hipótesis que se plantean para explicar el proceso son dos. Por un lado, la posible generación de un número excesivo de precursores interneuronales como medida preventiva ante la existencia de precursores defectuosos.
Y por otro, la posibilidad de que este tipo neuronal reciba señales de supervivencia exclusivamente a través de sus propias interneuronas hermanas, y por vías todavía por determinar.
Las implicaciones de este descubrimiento son importantes, ya que las interneuronas juegan un papel crítico en la fisiología de la corteza del cerebro.
Su alteración se ha relacionado con la aparición de enfermedades neurológicas como epilepsia, esquizofrenia y enfermedad de Alzheimer. Por tanto, un mayor conocimiento de su funcionamiento, conlleva un mejor entendimiento de la fisiopatología del cerebro y la posibilidad del diseño y utilización de nuevas medidas terapéuticas.
Referencia bibliográfica:
Derek G. Southwell, Mercedes F. Paredes, Rui P. Galvao, Daniel L. Jones, Robert C. Froemke, Joy Y. Sebe, Clara Alfaro-Cervello, Yunshuo Tang, Jose M. Garcia-Verdugo, John L. Rubenstein, Scott C. Baraban & Arturo Alvarez-Buylla. Intrinsically determined cell death of developing cortical interneurons. Nature (2012). doi:10.1038/nature11523.
Derek G. Southwell, Mercedes F. Paredes, Rui P. Galvao, Daniel L. Jones, Robert C. Froemke, Joy Y. Sebe, Clara Alfaro-Cervello, Yunshuo Tang, Jose M. Garcia-Verdugo, John L. Rubenstein, Scott C. Baraban & Arturo Alvarez-Buylla. Intrinsically determined cell death of developing cortical interneurons. Nature (2012). doi:10.1038/nature11523.