viernes, 20 de octubre de 2017 05:31
Sociedad

Investigadores cambian el comportamiento de un animal a través de ingeniería sináptica

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Investigadores cambian el comportamiento de un animal a través de ingeniería sináptica


Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts, en Estados Unidos, han demostrado que es posible revertir el comportamiento de un animal dando la vuelta a un interruptor en la comunicación neuronal. La investigación, publicada en 'PLoS Biology', proporciona un nuevo enfoque para el estudio de los circuitos neuronales que cambian el comportamiento y tiene importantes implicaciones sobre cómo los científicos piensan acerca de los conectomas neuronales.


Las nuevas tecnologías han impulsado la búsqueda con el fin de mapear todas las conexiones neuronales en el cerebro para entender cómo estas redes procesan la información y controlan el comportamiento. El cerebro humano se compone de 1.011 neuronas que hacen 1.015 conexiones. La longitud total de los procesos neuronales en el cerebro humano es de aproximadamente 4 millones de millas de largo, similar en longitud al número total de carreteras en Estados Unidos.


A lo largo de estas redes, las neuronas se comunican entre sí mediante sinapsis excitatorias e inhibitorias que activan las neuronas o las desactivan. Sin embargo, la hoja de ruta neuronal o el conectoma no incluye información sobre la actividad de las neuronas o las señales que transmiten. Alkema y sus colegas recurrieron a los nematodos 'Caenorhabditis elegans', un pequeño gusano con sólo 302 neuronas, al tratarse del único animal cuya hoja de ruta neuronal ha sido completamente definida.


En este estudio, Alkema y sus colegas intentaron determinar si cambiar el signo de una sinapsis de inhibitoria a excitatoria en el cerebro del gusano era suficiente para revertir un comportamiento. Para ello, analizaron la rápida respuesta que emplea 'C. Elegans' para escapar de los hongos depredadores.


Durante esta reacción, se liberan los neurotransmisores que activan un canal iónico inhibitorio, haciendo que el gusano relaje su cabeza y rápidamente cambie de dirección lejos del depredador.


Jenn Pirri, estudiante de doctorado en el laboratorio de Alkema y Diego Rayes, exbecario posdoctoral, ahora en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca en Argentina, reemplazaron el canal iónico inhibitorio con una versión excitatoria del canal en un nematodo vivo. "Sorprendentemente, el canal modificado mediante ingeniería no afectó al desarrollo y se incorporó adecuadamente en los circuitos neuronales del cerebro del gusano -describe Alkema-. Sin embargo, las células que normalmente son inhibidas en el cerebro ahora se activaron".


"Lo más sorprendente es que hemos sido capaces de invertir completamente el comportamiento simplemente cambiando el signo de una sinapsis en la red neuronal -subraya Alkema-. Ahora, el animal contrae la cabeza y tiende a moverse hacia adelante en respuesta al tacto. Esto sugiere que el diagrama de cableado neural es notablemente estable y permite este e cambios".


"Nuestros estudios indican que modificar el signo de una sinapsis no sólo proporciona un nuevo mecanismo de síntesis para cambiar la salida del comportamiento sino que incluso podría ser un mecanismo evolutivo para cambiar el comportamiento", plantea Alkema. "A medida que empezamos a desentrañar la complejidad y el diseño de la red neuronal, representa una gran promesa como un nuevo mecanismo para probar la función del circuito o incluso diseñar nuevos circuitos neuronales en animales intactos", concluye.


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