Creando conexiones: En el segundo trimestre de gestación, los grupos de neuronas han formado conexiones sinápticas identificables en la corteza humana. Imagen inédita por cortesía de Li Zhou / Universidad de California, San Francisco
POR ANGIE VOYLES ASKHAM
Fuente: Autism Spectrum Magazine | 07/10/2021
Fotografía: Imagen inédita por cortesía de Li Zhou / Universidad de California, San Francisco
Dos nuevos estudios inéditos presentados virtualmente en la reunión anual de la Sociedad de Neurociencia de 2021 ofrecen información sobre el desarrollo de las sinapsis
Dos nuevos estudios inéditos presentados virtualmente en la reunión anual de la Sociedad de Neurociencia de 2021 ofrecen información sobre el desarrollo de las sinapsis: Uno de ellos traza la trayectoria de la formación de sinapsis en nueve especies y el otro caracteriza las primeras sinapsis que surgen en el cerebro humano.
Los resultados podrían ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo los cambios en el desarrollo pueden alterar la función sináptica y contribuir al autismo.
"Para entender si algo se desvía de lo neurotípico, hay que saber qué es lo neurotípico", dice Sam Wang, profesor de neurociencia de la Universidad de Princeton e investigador principal de uno de los nuevos estudios.
En todas las especies, el desarrollo temprano del cerebro se define por un periodo de formación exuberante de sinapsis, seguido de otro en el que se podan las conexiones innecesarias. La alteración de cualquiera de estos procesos puede explicar parte del desarrollo atípico que se observa en el autismo, pero aún se desconocen muchos aspectos del desarrollo sináptico.
Por ejemplo, cuando Wang y sus colegas empezaron a buscar en la literatura para averiguar en qué momento del desarrollo las sinapsis corticales son más abundantes y si ese momento muestra patrones compartidos entre las especies, no pudieron encontrar ningún estudio que hubiera trazado la trayectoria completa del desarrollo desde el nacimiento hasta la edad adulta, dice Henk-Jan Boele, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Wang que presentó el trabajo. Así que decidieron trazar esa trayectoria ellos mismos, para todas las especies de mamíferos de las que pudieron encontrar datos.
Leyes de maduración
Wang y Boele redujeron su búsqueda bibliográfica inicial a 130 estudios que registraban el recuento de la densidad de las sinapsis en varios puntos temporales para una variedad de mamíferos, incluyendo humanos, titíes, gatos, conejos y ratones. De esos estudios, el equipo extrajo más de 16.000 puntos de datos únicos para analizarlos y representarlos por especies.
Los investigadores descubrieron que cada especie analizada difiere en el número de días que tarda el córtex en alcanzar su máxima densidad sináptica, pero el marco temporal se ajusta a la duración del periodo de gestación del animal. Y en todas las especies estudiadas, la densidad sináptica alcanzó su punto máximo alrededor de un periodo gestacional después del nacimiento.
"No lo esperábamos", dice Wang. "Es como si existiera esta ley de escala universal de la maduración cortical".
Otros aspectos del desarrollo no se mantuvieron en todas las especies: En los cerebros humanos, las sinapsis corticales maduran primero en el lóbulo occipital, en la parte posterior del cerebro, y luego progresan de forma constante hacia el frente, mientras que las áreas corticales de los monos macacos parecían madurar simultáneamente en todo el cerebro, alcanzando un pico de densidad sináptica al mismo tiempo y luego disminuyendo de forma constante a medida que se podan las conexiones.
La superposición de puntos de datos de personas autistas o ratones modelo de autismo en las curvas sugirió que la condición está vinculada a una disminución más superficial de la densidad sináptica después del pico inicial, lo que podría explicarse por una poda inadecuada.
Wang y Boele planean explorar a continuación cómo los cambios postnatales tempranos en el cerebelo, un área del cerebro que algunos investigadores sugieren que facilita la maduración cortical y contribuye al autismo, dan forma a estas trayectorias.
Curva de crecimiento: La mayoría de los mamíferos estudiados alcanzan el pico de densidad sináptica aproximadamente un periodo gestacional después del nacimiento.
Señales tempranas
El otro estudio nuevo exploró cómo se forman las sinapsis en primer lugar.
Los investigadores inyectaron una forma de virus de la rabia en una sola neurona en rodajas de tejido cerebral fetal postmortem. El virus se transmite a las células que hacen sinapsis con la célula inyectada y hace que éstas adquieran una fluorescencia verde que revela su organización.
El equipo descubrió que la mayoría de las células de estas instantáneas sinápticas eran excitatorias y tenían propiedades eléctricas inmaduras. Las neuronas también mostraban niveles bajos de señalización espontánea de calcio, que se cree que es necesaria para la formación de nuevas sinapsis durante el desarrollo.
"La actividad sincrónica puede ayudar [a las células] a reconocerse y a formar conexiones entre ellas", afirma el investigador del estudio Li Zhou, investigador postdoctoral en el laboratorio de Arnold Kriegstein en la Universidad de California, San Francisco, que presentó el trabajo.
El equipo descubrió que la adición de un antagonista de los receptores de serotonina al tejido cerebral prenatal cultivado amortiguaba esta actividad espontánea y, en otro experimento, disminuía el número de sinapsis en el tejido.
Esto significa que la serotonina puede manipular la actividad neuronal en esta etapa del desarrollo, afirma Zhou.
En el futuro, Zhou tiene previsto examinar cómo afectan otros tipos de receptores a esta señalización de calcio. También tiene previsto estudiar estos mecanismos de desarrollo en organoides, que pueden manipularse más fácilmente en el laboratorio que el tejido cerebral fetal.
Lea más informes de la reunión anual virtual de la Sociedad de Neurociencia de 2021.
Cite este artículo: https://doi.org/10.53053/WMPH7503