Los recién nacidos necesitan almacenar grandes cantidades de información nueva rápidamente a medida que aprenden a navegar por el mundo. Se cree que las sinapsis silenciosas, las conexiones inmaduras entre neuronas que aún no tienen actividad de neurotransmisores, son el hardware que permite que este rápido almacenamiento de información ocurra temprano en la vida.
Descubiertas por primera vez hace décadas en ratones recién nacidos, se pensaba que estas intersecciones neurológicas potenciales desaparecían a medida que los animales envejecían. Un estudio reciente realizado por investigadores del MIT en los EE. UU. descubrió que este acto de desaparición podría no ser tan extremo como se suponía inicialmente.
El equipo no se había propuesto analizar específicamente estas posibles conexiones. Más bien, continuaron con el trabajo previo sobre la ubicación de las extensiones de las células nerviosas llamadas dendritas.
Obtuvieron un poco más de lo que esperaban. No solo capturaron imágenes de las dendritas, sino también innumerables pequeñas protuberancias similares a hilos que emergen de ellas llamadas filopodios.
“Lo primero que vimos, que fue súper extraño y no esperábamos, fue que había filopodios por todas partes”, dice el neurocientífico del MIT Mark Harnett, autor principal del artículo.
Por lo general, oculto en el resplandor de la fluorescencia utilizada para iluminar la célula para obtener imágenes, los investigadores utilizaron una técnica de imagen especial desarrollada el año pasado llamada análisis ampliado del proteoma que conserva el epítopo (eMAP). Este nuevo proceso de obtención de imágenes utiliza un gel para ayudar a fijar estructuras celulares y proteínas delicadas en su lugar, lo que permite a los investigadores estudiarlas mejor a medida que se manipulan los tejidos.
Se insertaron virus que expresaban una proteína fluorescente verde en dos ratones adultos machos y dos hembras, para ayudar a iluminar los tejidos relevantes para la obtención de imágenes. Posteriormente, se diseccionó su corteza visual primaria y se dividió en rodajas de un milímetro antes de incubarse en la solución de monómero de hidrogel eMAP y montarse entre portaobjetos de vidrio. Esto le da tiempo a la solución eMAP para consolidar la estructura celular en su lugar, lo que permitió a los investigadores tomar imágenes de súper alta resolución de las dendritas fluorescentes. Armados con las imágenes ampliadas de 2234 protuberancias dendríticas, los investigadores pudieron ver, por primera vez, que los cerebros de ratones adultos tenían concentraciones de filopedia nunca antes vistas en ratones adultos.
Además, muchas de las estructuras tenían solo uno de los dos receptores de neurotransmisores que se esperaban de una sinapsis madura y funcional. Sin el segundo, eran efectivamente uniones ‘silenciosas’ entre neuronas. A continuación, los investigadores preguntaron si se podían activar las sinapsis silenciosas de los adultos.
Demostraron que esto era posible liberando el neurotransmisor glutamato en las puntas de los hilos de filopodios y produciendo una pequeña corriente eléctrica diez milisegundos después. Este procedimiento ‘dessilenció’ las sinapsis en cuestión de minutos, estimulando la acumulación de los receptores faltantes y permitiendo que los filopodios formaran una conexión con las fibras nerviosas vecinas. Estos receptores suelen estar bloqueados por iones de magnesio, pero la corriente los libera, lo que permite que los filopodios reciban un mensaje de otra neurona.
Fue mucho más fácil activar sinapsis silenciosas que cambiar la actividad de las espinas dendríticas en una neurona madura, encontró el equipo. Los investigadores ahora están investigando si existen sinapsis silenciosas en el tejido cerebral humano adulto.
“Este documento es, hasta donde yo sé, la primera evidencia real de que así es como funciona realmente en el cerebro de un mamífero”, dice Harnett.
“Los filopodios permiten que un sistema de memoria sea tanto flexible como robusto. Se necesita flexibilidad para adquirir nueva información, pero también se necesita estabilidad para retener la información importante”.
Este artículo fue publicado en Nature.
Fuente: Science Alert.
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