sábado, 25 de agosto de 2007

Los astrocitos aumentan la eficacia de la comunicacion entre neuronas

Alfonso Araque y Gertrudis Perea, los autores del estudio. (Foto: Instituto Cajal)

Los investigadores Alfonso Araque y Gertrudis Perea, del Instituto Cajal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Madrid, han descubierto un nuevo modelo de transmisión y almacenamiento de información en el cerebro en el que las neuronas no son las únicas células que participan. Según los investigadores, que publican su trabajo en «Science», los astrocitos, las células cerebrales que constituyen el pegamento que mantiene unido el sistema nervioso, desempeñan un papel clave en la transferencia y almacenamiento de información sináptica.

El cerebro está formado por dos grandes tipos de células: neuronas y astrocitos, unas células gliales con forma de estrella que superan ampliamente en número a las neuronas. Las neuronas elaboran y transmiten la información en el cerebro en lugares denominados sinapsis, donde se liberan mensajeros químicos, denominados neurotransmisores, que estimulan receptores específicos. El trabajo de los astrocitos es dar apoyo y proteger a las neuronas, pero no intervienen en el procesamiento y transmisión de información durante la actividad nerviosa.

Según explicó Alfonso Araque, «este trabajo demuestra que los astrocitos, un tipo de célula que durante más de un siglo se pensó que sólo desempeñaba una función pasiva de soporte neuronal, están directamente involucrados en la transmisión y almacenamiento de información en el sistema nervioso».

Gertrudis Perea y Alfonso Araque examinaron astrocitos al nivel de la sinapsis simple y observaron que los astrocitos de una región cerebral denominada hipocampo, implicada en los procesos de memoria y aprendizaje, liberan el neurotransmisor glutamato y aumentan la eficacia de la transmisión nerviosa entre neuronas. Según los investigadores, esto muestra que los astrocitos participan en el almacenamiento y transmisión de información cerebral.

Para sus experimentos los españoles han utilizado técnicas experimentales de electrofisiología y biología celular que les han permitido estimular una única sinapsis, registrar su actividad desde la neurona postsináptica y registrar y estimular selectivamente un único astrocito adyacente a esa sinapsis.

Astrocito tratado con la sonda fluorescente. (Foto: Instituto Cajal)La dificultad de este tipo de investigaciones se debía a la ausencia de métodos que evitaran que, junto al astrocito, también se activaran las neuronas. Para evitar este problema metodológico los investigadores han utilizado una nueva técnica denominada «Calcium uncaging», que consiste en llenar con una sustancia un único astrocito a través de un microelectrodo.

Al ser expuesta a la luz, la sustancia provoca un aumento de calcio sólo en el astrocito que sirve como señal intracelular desencadenante de la liberación del glutamato. El glutamato liberado activa receptores en la membrana presináptica aumentando la posibilidad de liberación de neurotransmisor de la neurona presináptica y, con ello, se permite una mayor eficacia en la transferencia de información.

Además, los investigadores señalan que la interacción entre astrocito y neurona postsináptica representa un nuevo mecanismo celular implicado en los procesos de memoria y aprendizaje. Esto se debe a que si el aumento de calcio en el astrocito coincide con la estimulación de la neurona postsináptica, el aumento de la eficacia sináptica se convierte en persistente, dando lugar a procesos de plasticidad sináptica de larga duración.

«Estos resultados suponen un nuevo modelo de almacenamiento de información en el cerebro que expande el clásico "modelo Hebbiano", basado en la actividad concurrente de las neuronas pre y postsinápticas. Este nuevo modelo incorpora a los astrocitos como una nueva fuente celular de señalización y revela que la coincidencia temporal de la actividad del astrocito y la neurona postsináptica provoca cambios plásticos duraderos de la eficacia sináptica», explica Araque.

Los astrocitos, muy abundantes en el cerebro, se conocen desde 1846, al igual que las neuronas, cuando ya fueron reconocidas como los elementos responsables del funcionamiento cerebral en la elaboración y transmisión de información.

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