Las células gliales OPC (en verde) influyen en la señalización sináptica entre neuronas (en rojo). Imagen: Institute of Molecular Cell Biology. Fuente: JGU.
Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia, Alemania, (JGU) han descubierto una nueva vía de señalización en el cerebro que juega un papel significativo en el aprendizaje y en el procesamiento de la información sensorial.
Ya se sabía que las llamadas células gliales o glías reciben información de las neuronas. Estas células, principales componentes del sistema nervioso central, apoyan además a las neuronas en el establecimiento de conexiones y en la transmisión de señales.
Lo que se desconocía, sin embargo, es que las células gliales también transmiten información a las células nerviosas del cerebro.
Cómo lo hacen
Según los investigadores de la JGU, para trasladar 'información' a las neuronas, las glías liberan un fragmento específico de proteína que influye en la comunicación interneuronal, muy probablemente mediante su unión a los contactos sinápticos que las neuronas usan para comunicarse. La interrupción de ese flujo de comunicación provoca cambios en la red neuronal, por ejemplo, durante el proceso de aprendizaje.
Los científicos de la JGU han descubierto este mecanismo subyacente, que va desde un nivel molecular y celular hasta el de la red neuronal, y que finalmente tiene consecuencias en el comportamiento. Sus resultados constituyen un importante avance en la comprensión de las complejas vías de transmisión de las señales cerebrales.
Ya se sabía que las llamadas células gliales o glías reciben información de las neuronas. Estas células, principales componentes del sistema nervioso central, apoyan además a las neuronas en el establecimiento de conexiones y en la transmisión de señales.
Lo que se desconocía, sin embargo, es que las células gliales también transmiten información a las células nerviosas del cerebro.
Cómo lo hacen
Según los investigadores de la JGU, para trasladar 'información' a las neuronas, las glías liberan un fragmento específico de proteína que influye en la comunicación interneuronal, muy probablemente mediante su unión a los contactos sinápticos que las neuronas usan para comunicarse. La interrupción de ese flujo de comunicación provoca cambios en la red neuronal, por ejemplo, durante el proceso de aprendizaje.
Los científicos de la JGU han descubierto este mecanismo subyacente, que va desde un nivel molecular y celular hasta el de la red neuronal, y que finalmente tiene consecuencias en el comportamiento. Sus resultados constituyen un importante avance en la comprensión de las complejas vías de transmisión de las señales cerebrales.
Las glías que 'hablan'
En los cerebros de los mamíferos, las células gliales superan en número a las células nerviosas o neuronas. A pesar de ello, las funciones de las glías aún no han sido del todo dilucidadas.
Hay un grupo de células gliales, conocidas como precursores de oligodendrocitos (OPC), que desempeñan una importante función; la de formar la vaina de mielina en el sistema nervioso central (SNC). De esta manera, promueven la rápida transmisión de señales a lo largo de los axones (de las prolongaciones de las neuronas especializadas en conducir el impulso nervioso).
Curiosamente, estas células gliales tienen además una presencia estable en el cerebro, pues constituyen entre un 5 y un 8% por ciento de todas las células de todas las regiones de este órgano. Los investigadores decidieron centrarse en ellas en su estudio.
Desde 2000, ya se sabía de estas células que reciben señales de la red neuronal, a través de los contactos sinápticos entre neuronas.
Pero la presente investigación ha revelado, además, que no solo reciben información a través de las sinapsis, sino que además la transmiten a las células nerviosas adyacentes. Por tanto, también "son un componente esencial de la red", explican los científicos.
Tradicionalmente, las neuronas han sido consideradas los principales actores del cerebro. En los últimos años, sin embargo, han ido aumentando las evidencias de que las células gliales pueden jugar un papel igualmente importante.
En 2006, por ejemplo, un equipo de neurólogos europeos descubrió que las células gliales intervienen también, aunque indirectamente, en los procesos de la memoria y del aprendizaje del cerebro, función que se consideraba exclusiva de las neuronas.
"Las células gliales son enormemente significativas para nuestro cerebro y ahora hemos dilucidado en detalle un nuevo papel importante para la glía en la transmisión de señales", explica Thomas Mittmann, uno de los autores del presente estudio.
El proceso al detalle
Más concretamente, este sería el proceso, detallan los investigadores en la revista PLoS Biology: La cadena de comunicación comienza con señales que viajan desde las neuronas a las OPC a través de la hendidura sináptica, vía el neurotransmisor glutamato.
Esto provoca en las OPC una estimulación de la actividad de una enzima proteasa específica, la alfa-secretasa ADAM 10 que, a su vez, hace que las OPC liberen un fragmento de una proteína, la NG2, al espacio extracelular, en el que influye en las sinapsis neuronales cercanas. Las neuronas, finalmente, reaccionan a esto alterando su actividad eléctrica.
En pruebas con animales, los investigadores comprobaron el papel de la proteína NG2, al retirarla del cerebro de estos. La eliminación provocó una modificación del aprendizaje y detuvo el procesamiento de las señales, ocasionando cambios de comportamientos en lo animales. Por tanto, quedó clara la importancia de estas glías en la comunicación cerebral.
En los cerebros de los mamíferos, las células gliales superan en número a las células nerviosas o neuronas. A pesar de ello, las funciones de las glías aún no han sido del todo dilucidadas.
Hay un grupo de células gliales, conocidas como precursores de oligodendrocitos (OPC), que desempeñan una importante función; la de formar la vaina de mielina en el sistema nervioso central (SNC). De esta manera, promueven la rápida transmisión de señales a lo largo de los axones (de las prolongaciones de las neuronas especializadas en conducir el impulso nervioso).
Curiosamente, estas células gliales tienen además una presencia estable en el cerebro, pues constituyen entre un 5 y un 8% por ciento de todas las células de todas las regiones de este órgano. Los investigadores decidieron centrarse en ellas en su estudio.
Desde 2000, ya se sabía de estas células que reciben señales de la red neuronal, a través de los contactos sinápticos entre neuronas.
Pero la presente investigación ha revelado, además, que no solo reciben información a través de las sinapsis, sino que además la transmiten a las células nerviosas adyacentes. Por tanto, también "son un componente esencial de la red", explican los científicos.
Tradicionalmente, las neuronas han sido consideradas los principales actores del cerebro. En los últimos años, sin embargo, han ido aumentando las evidencias de que las células gliales pueden jugar un papel igualmente importante.
En 2006, por ejemplo, un equipo de neurólogos europeos descubrió que las células gliales intervienen también, aunque indirectamente, en los procesos de la memoria y del aprendizaje del cerebro, función que se consideraba exclusiva de las neuronas.
"Las células gliales son enormemente significativas para nuestro cerebro y ahora hemos dilucidado en detalle un nuevo papel importante para la glía en la transmisión de señales", explica Thomas Mittmann, uno de los autores del presente estudio.
El proceso al detalle
Más concretamente, este sería el proceso, detallan los investigadores en la revista PLoS Biology: La cadena de comunicación comienza con señales que viajan desde las neuronas a las OPC a través de la hendidura sináptica, vía el neurotransmisor glutamato.
Esto provoca en las OPC una estimulación de la actividad de una enzima proteasa específica, la alfa-secretasa ADAM 10 que, a su vez, hace que las OPC liberen un fragmento de una proteína, la NG2, al espacio extracelular, en el que influye en las sinapsis neuronales cercanas. Las neuronas, finalmente, reaccionan a esto alterando su actividad eléctrica.
En pruebas con animales, los investigadores comprobaron el papel de la proteína NG2, al retirarla del cerebro de estos. La eliminación provocó una modificación del aprendizaje y detuvo el procesamiento de las señales, ocasionando cambios de comportamientos en lo animales. Por tanto, quedó clara la importancia de estas glías en la comunicación cerebral.
Referencia bibliográfica:
Dominik Sakry, Angela Neitz et al. Oligodendrocyte Precursor Cells Modulate the Neuronal Network by Activity-Dependent Ectodomain Cleavage of Glial NG2. PLoS Biology (2014). DOI:10.1371/journal.pbio.1001993.
Dominik Sakry, Angela Neitz et al. Oligodendrocyte Precursor Cells Modulate the Neuronal Network by Activity-Dependent Ectodomain Cleavage of Glial NG2. PLoS Biology (2014). DOI:10.1371/journal.pbio.1001993.