Biología

Algunas neuronas pueden transmitir tres señales a la vez


(NC&T) Generaciones de neurocientíficos han sido adoctrinados en la creencia de que nuestros sentidos, pensamientos, sentimientos y movimientos están orquestados por una red de comunicación de células cerebrales, o neuronas, cada una responsable de transmitir un mensaje químico específico llamado neurotransmisor.

Cualquier neurona emite un neurotransmisor que excita una célula vecina, provocando una descarga eléctrica e incrementando la actividad cerebral, o enviando una señal que reprime la actividad de una neurona. Sin embargo, cuando los investigadores de la Universidad de Pittsburgh descubrieron que las células cerebrales inmaduras de rata podían disparar tres neurotransmisores simultáneamente, fue un descubrimiento que supieron excitaría más que sólo a las neuronas.

Lo que es más, según el artículo que han publicado en Nature Neuroscience, estos tres neurotransmisores son aparentemente opuestos. Uno, el glutamato, es un conocido neurotransmisor excitativo; los otros dos, el GABA y la glicina, son típicos neurotransmisores inhibitorios.

La información es transmitida entre neuronas cuando una célula libera un neurotransmisor en una sinapsis, el punto de contacto entre células, un trayecto de un solo sentido que termina totalmente en la membrana de la célula adyacente. Como la llave y la cerradura, se ligan a receptores específicos sobre la superficie de la célula receptora, produciendo ya sea incremento o inhibición de su actividad eléctrica.

La primera semana después del nacimiento es una etapa crítica para el cerebro de la rata en desarrollo, un lapso de tiempo comparable a tres meses de gestación en el ser humano, cuando las neuronas son meticulosamente organizadas y autoseleccionadas para ensamblarse en estructuras y redes neuronales específicas del cerebro. Desde hace tiempo se conoce que un receptor específico para el glutamato, el NMDA, ostenta un papel crucial en estos procesos, pero cómo las sinapsis inhibitorias, que explican cerca de la mitad de las conexiones celulares del cerebro, tienen acceso a estos receptores, ha dejado por mucho tiempo perplejos a los científicos. Ahora, los investigadores de Pittsburgh creen que han solucionado algo del misterio. Durante este período crucial, las sinapsis inhibitorias inmaduras también liberan el neurotransmisor glutamato excitativo, e imitando a las sinapsis excitativas, pueden estimular a los receptores NMDA.

"El primer obstáculo que apareció ante nosotros es que una sinapsis inhibitoria inmadura libere un neurotransmisor excitativo. Después de todo, esto contradice los principios más elementales definidos por la neurociencia. Pero cuando también encontramos que el glutamato activa a los receptores NMDA en la etapa más crítica del desarrollo y organización del cerebro, nos dimos cuenta de que éste podría explicar un buen número de preguntas fundamentales", explica Karl Kandler, profesor asociado de neurobiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, y autor principal del estudio.

Muchas alteraciones del cerebro, como la epilepsia, la esquizofrenia y la depresión, implican déficits que impiden la inhibición normal de las células. La investigación del Dr. Kandler podría acabar por proveer un entendimiento de la causa biológica de estos desórdenes y ayudaría a identificar nuevos avances para la prevención y tratamiento. Estudios posteriores podrían tener implicaciones particulares para la dislexia y el tinnitus (a menudo llamado zumbido de oídos) que pueden deberse a una señal inhibitoria anormal en el sistema auditivo, la región del cerebro que es foco de investigación.

Antes de que se puedan hacer aplicaciones clínicas prácticas, hay varias preguntas que necesitan ser contestadas, por ejemplo cómo cooperan el GABA, la glicina y el glutamato en las sinapsis para activar los receptores NMDA. En el sentido tradicional, cuando las sinapsis inhibitorias están maduras, nunca liberarían glutamato ni podrían despolarizar una célula, requisitos para la activación del receptor NMDA. Pero, como si hubieran sido diseñados para tal fin, durante el período exacto cuando el cerebro auditivo experimenta su refinamiento, el GABA y la glicina pueden producir despolarizaciones, un proceso que normalmente sólo se logra por transmisores excitativos.

Todavía no se sabe por cuánto tiempo las células retienen esta aptitud singular o lo que causa que las células dejen de liberar glutamato conforme maduran. Dado que estas condiciones se normalizan dentro de las tres semanas del nacimiento, o cerca de una semana después de que la audición está totalmente desarrollada, puede que la experiencia auditiva temprana provea señales que detienen la liberación de glutamato por las células, lo que es un prerrequisito para procesar correctamente la información auditiva. Será interesante estudiar si en los problemas auditivos tempranos, que podrían afectar el desarrollo normal del lenguaje en los humanos, todavía se libera el glutamato. Por ahora esto es simplemente una hipótesis que requerirá mucho estudio.


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