Masticar, respirar, caminar y muchas otras funciones corporales no requieren de ninguna "reflexión" por nuestra parte, pero aún así están controladas por el cerebro.
El procesamiento cerebral de estas funciones interesa en gran medida a los científicos. Arlette Kolta, profesora de la Facultad de Odontología de la Universidad de Montreal (Canadá), ha demostrado recientemente que los astrocitos, principales y más numerosas células gliales del cerebro, juegan un papel importante en esta cuestión.
Cambiando el modo de pensar sobre células gliales
Aunque habitan el sistema nervioso central, las células gliales no son neuronas. Los científicos han creído durante mucho tiempo que su función principal era proporcionar apoyo a las neuronas. Las conclusiones del trabajo de Kolta y su equipo contribuyen a cuestionar este punto de vista, y lo que se sabe acerca de la función cerebral.
Todas las funciones cerebrales se basan en la capacidad de las neuronas para comunicarse. Este intercambio se lleva a cabo mediante señales eléctricas que las neuronas se transmiten.
"De acuerdo con la opinión predominante, y que da un papel central a las neuronas, los cambios en la actividad eléctrica neuronal sólo dependen de las propiedades intrínsecas de las neuronas y de la información que estas transmiten. Sin embargo, nuestros resultados demuestran que las células gliales contribuyen en gran medida a controlar la actividad eléctrica de las neuronas y, por lo tanto, también las funciones neuronales ", explica Kolta en un comunicado de la Universidad de Montreal difundido por AlphaGalileo.
'Pulsar' una proteína para cambiar el modo de las neuronas
Usando diferentes métodos para medir la actividad eléctrica de las neuronas en el sistema trigémino (responsable de las sensaciones y las funciones motoras de la cara), la investigadora y sus colaboradores pudieron observar la actividad cerebral durante la masticación.
"En este circuito sensoriomotor (sistema trigémino), descubrimos un mecanismo de regulación de la concentración del calcio extracelular en los astrocitos, con el que estos determinan la actividad eléctrica de las neuronas que los rodean. Creemos que las neuronas del trigémino observadas tienen una doble función, ya que su actividad eléctrica puede ser tónica o fásica", explica Philippe Morquette, otro de los autores del estudio.
La actividad tónica es similar a lo que sucede cuando cogemos el teléfono: se produce una conexión continua entre las diferentes partes. La actividad fásica, por su parte, se parecería más a la melodía que escuchamos cuando marcamos un número.
En el modo tónico, las neuronas se transmiten unas a otras la información que reciben de los aferentes sensoriales; de esta forma la información alcanza el cerebro y el sistema nervioso. En el modo fásico, las neuronas generan una orden motriz rítmica, como la que origina el movimiento repetitivo de la masticación u otros de ese estilo.
"El modo fásico depende de la activación de una corriente que se modula por la concentración de calcio en el medio extracelular. Hemos demostrado que los astrocitos son los que ocasionan el paso de un modo a otro y, por lo tanto, presumiblemente, el paso de una función a otra. Este cambio solo puede ocurrir cuando los astrocitos están"inactivados" o cuando cuando es bloqueado el mecanismo descrito. Este mecanismo se basa en una proteína que se une al calcio, y que es liberada solo por los astrocitos", añade Morquette.
El procesamiento cerebral de estas funciones interesa en gran medida a los científicos. Arlette Kolta, profesora de la Facultad de Odontología de la Universidad de Montreal (Canadá), ha demostrado recientemente que los astrocitos, principales y más numerosas células gliales del cerebro, juegan un papel importante en esta cuestión.
Cambiando el modo de pensar sobre células gliales
Aunque habitan el sistema nervioso central, las células gliales no son neuronas. Los científicos han creído durante mucho tiempo que su función principal era proporcionar apoyo a las neuronas. Las conclusiones del trabajo de Kolta y su equipo contribuyen a cuestionar este punto de vista, y lo que se sabe acerca de la función cerebral.
Todas las funciones cerebrales se basan en la capacidad de las neuronas para comunicarse. Este intercambio se lleva a cabo mediante señales eléctricas que las neuronas se transmiten.
"De acuerdo con la opinión predominante, y que da un papel central a las neuronas, los cambios en la actividad eléctrica neuronal sólo dependen de las propiedades intrínsecas de las neuronas y de la información que estas transmiten. Sin embargo, nuestros resultados demuestran que las células gliales contribuyen en gran medida a controlar la actividad eléctrica de las neuronas y, por lo tanto, también las funciones neuronales ", explica Kolta en un comunicado de la Universidad de Montreal difundido por AlphaGalileo.
'Pulsar' una proteína para cambiar el modo de las neuronas
Usando diferentes métodos para medir la actividad eléctrica de las neuronas en el sistema trigémino (responsable de las sensaciones y las funciones motoras de la cara), la investigadora y sus colaboradores pudieron observar la actividad cerebral durante la masticación.
"En este circuito sensoriomotor (sistema trigémino), descubrimos un mecanismo de regulación de la concentración del calcio extracelular en los astrocitos, con el que estos determinan la actividad eléctrica de las neuronas que los rodean. Creemos que las neuronas del trigémino observadas tienen una doble función, ya que su actividad eléctrica puede ser tónica o fásica", explica Philippe Morquette, otro de los autores del estudio.
La actividad tónica es similar a lo que sucede cuando cogemos el teléfono: se produce una conexión continua entre las diferentes partes. La actividad fásica, por su parte, se parecería más a la melodía que escuchamos cuando marcamos un número.
En el modo tónico, las neuronas se transmiten unas a otras la información que reciben de los aferentes sensoriales; de esta forma la información alcanza el cerebro y el sistema nervioso. En el modo fásico, las neuronas generan una orden motriz rítmica, como la que origina el movimiento repetitivo de la masticación u otros de ese estilo.
"El modo fásico depende de la activación de una corriente que se modula por la concentración de calcio en el medio extracelular. Hemos demostrado que los astrocitos son los que ocasionan el paso de un modo a otro y, por lo tanto, presumiblemente, el paso de una función a otra. Este cambio solo puede ocurrir cuando los astrocitos están"inactivados" o cuando cuando es bloqueado el mecanismo descrito. Este mecanismo se basa en una proteína que se une al calcio, y que es liberada solo por los astrocitos", añade Morquette.
Contribución a diversas funciones
El presente estudio es el primero en demostrar el papel de los astrocitos en la regulación de la concentración de calcio en las neuronas, y respalda la idea de que estas células (los astrocitos) contribuyen de manera significativa al tratamiento de la información neuronal.
"Este mecanismo de regulación de la concentración de calcio podría tener amplias consecuencias , dado el número de funciones que pueden verse afectadas por cambios en la concentración extracelular de este ión", explica Morquette.
Kolta, por su parte, señala que el descubrimiento proporciona información no solo sobre la acción de masticar. "Estos mecanismos estarían involucrados en una amplia gama de funciones cerebrales. Son la fuente de otros movimientos repetitivos esenciales, como la respiración. Su origen radica en la corteza, el hipocampo y otras regiones del cerebro. Además, están asociados con muchas funciones importantes, tales como la atención, el aprendizaje o la memoria. Por último, es bien sabido que los astrocitos están hiperactivados en situaciones patológicas asociadas con un aumento de la descarga fásica, como por ejemplo durante un ataque epiléptico. Creemos que el mecanismo descrito estaría involucrado también en estas situaciones".
La inteligencia y los astrocitos
El año pasado, un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ya demostró que la actividad neuronal que lleva a la formación de la memoria y el aprendizaje no sólo implica una modificación en la actividad neuronal, sino que también altera la disposición anatómica de los astrocitos en el hipocampo y en la corteza cerebral.
Por otra parte, científicos de la Universidad de Rochester (EEUU) han constatado que este tipo de células gliales del sistema nervioso central tienen una importancia hasta ahora no considerada en las funciones cognitivas humanas.
En cuanto a situaciones patológicas vinculadas a estas células, también en el CSIC se ha descubierto que los astrocitos cumplen un papel clave en el desarrollo del alzhéimer.
El presente estudio es el primero en demostrar el papel de los astrocitos en la regulación de la concentración de calcio en las neuronas, y respalda la idea de que estas células (los astrocitos) contribuyen de manera significativa al tratamiento de la información neuronal.
"Este mecanismo de regulación de la concentración de calcio podría tener amplias consecuencias , dado el número de funciones que pueden verse afectadas por cambios en la concentración extracelular de este ión", explica Morquette.
Kolta, por su parte, señala que el descubrimiento proporciona información no solo sobre la acción de masticar. "Estos mecanismos estarían involucrados en una amplia gama de funciones cerebrales. Son la fuente de otros movimientos repetitivos esenciales, como la respiración. Su origen radica en la corteza, el hipocampo y otras regiones del cerebro. Además, están asociados con muchas funciones importantes, tales como la atención, el aprendizaje o la memoria. Por último, es bien sabido que los astrocitos están hiperactivados en situaciones patológicas asociadas con un aumento de la descarga fásica, como por ejemplo durante un ataque epiléptico. Creemos que el mecanismo descrito estaría involucrado también en estas situaciones".
La inteligencia y los astrocitos
El año pasado, un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ya demostró que la actividad neuronal que lleva a la formación de la memoria y el aprendizaje no sólo implica una modificación en la actividad neuronal, sino que también altera la disposición anatómica de los astrocitos en el hipocampo y en la corteza cerebral.
Por otra parte, científicos de la Universidad de Rochester (EEUU) han constatado que este tipo de células gliales del sistema nervioso central tienen una importancia hasta ahora no considerada en las funciones cognitivas humanas.
En cuanto a situaciones patológicas vinculadas a estas células, también en el CSIC se ha descubierto que los astrocitos cumplen un papel clave en el desarrollo del alzhéimer.
Referencia bibliográfica:
Arlette Kolta, et al. An astrocyte-dependent mechanism for neuronal rhythmogenesis. Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038/nn.4013.
Arlette Kolta, et al. An astrocyte-dependent mechanism for neuronal rhythmogenesis. Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038/nn.4013.