La gran pregunta de la neurociencia

Cuando su coche necesita una bujía nueva, no puede seguir funcionando, tiene que llevarlo al taller y dejarlo ahí hasta que finaliza la reparación. ¿Pero que tal si su coche pudiera sustituir su propia bujía mientras conduce por la carretera?

Una de las grandes preguntas de la neurociencia es cómo se lleva a cabo la reparación de las neuronas sin que se afecte nuestra capacidad de pensar, recordar, aprender o de experimentar el mundo. Crédito de la imagen: Brandeis University

Una de las grandes preguntas de la neurociencia es cómo se lleva a cabo la reparación de las neuronas sin que se afecte nuestra capacidad de pensar, recordar, aprender o de experimentar el mundo. Crédito de la imagen: Brandeis University

Por supuesto, los coches no pueden hacer eso, pero nuestro sistema nervioso hace algo equivalente: se reconstruye continuamente mientras se mantiene funcionando.

Las neuronas pueden vivir por muchos años, pero sus componentes, las proteínas y las moléculas de las que compone la célula, se tienen que reemplazar continuamente. Cómo se lleva a cabo la reconstrucción continua sin que se afecte nuestra capacidad de pensar, recordar, aprender o de experimentar el mundo es una de las mayores preguntas de la neurociencia.

Esa es una pregunta que por mucho tiempo ha intrigado a la profesora de neurociencia Eve Marder. Ahora, el laboratorio de Marder ha construido un nuevo modelo teórico para entender cómo las células controlan y autoregulan sus propiedades ante la continua rotación de los componentes celulares.

Los canales de iones, las puertas moleculares en la superficie de las células, determinan las propiedades neuronales necesarias para regularlo todo, desde el tamaño y la velocidad de movimiento de las extremidades hasta cómo se procesa la información sensorial. En cada neurona se encuentran diferentes combinaciones de tipos de canales iónicos. Los receptores son una especie de «micrófonos» moleculares que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí.

Los receptores y los canales iónicos constantemente se dan vueltas, de manera que las células tienen que regular la velocidad a la que se sustituyen de una manera que evite la interrupción de la función normal del sistema nervioso . Los científicos han considerado la idea de una «configuración o ajuste de fábrica» del número canales iónicos y receptores en cada neurona. Sin embargo, esta idea parece inverosímil, ya que ocurren muchos cambios en el entorno de una neurona en el transcurso de su vida.

Si no existe esa configuración de fábrica, las neuronas necesitan una forma interna de monitorear la actividad eléctrica y de ajustar apropiadamente la expresión de los canales iónicos, dicen los investigadores. Debido a que cada neurona siempre forma parte de un circuito más amplio, también tiene que hacer esto mientras mantiene la homeostasis de todo el sistema nervioso. La homeostasis es la propiedad de los organismos vivos de mantener una condición interna estable compensando los cambios en su entorno mediante el intercambio regulado de materia y energía con el exterior.

El laboratorio de Marder construyó un nuevo modelo teórico de la regulación de los canales iónicos que se fundamenta en el concepto de un sistema de control interno. El equipo descubrió que las células no necesitan medir cada detalle de la actividad para mantener el funcionamiento del sistema. De hecho, el exceso de detalles puede hacer que el proceso fracase.

El equipo también aprendió que las células pueden tener propiedades similares, pero diferentes tipos de expresión de los canales iónicos.

El modelo mostró que el sistema de monitoreo interno, diseñado para controlar la actividad eléctrica fuera de control, puede conducir realmente a la hiperexcitabilidad neuronal, el origen de la epilepsia.

El estudio representa un avance importante en la comprensión de la maquinaria más compleja en existencia: el cerebro humano, y puede conducir a nuevas estrategias terapéuticas completamente diferentes para el tratamiento de enfermedades, concluyen los investigadores.

Artículo científico: Timothy O’Leary, Alex H. Williams, Alessio Franci, Eve Marder. Cell Types, Network Homeostasis, and Pathological Compensation from a Biologically Plausible Ion Channel Expression Model. Neuron, Volume 82, Issue 4, p809–821, 21 May 2014, doi: 10.1016/j.neuron.2014.04.002

Fuente: Brandeis University

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