Pionera investigación publicada en Nature esta semana muestra que el papel de las neuronas motoras en la locomoción es mucho más complejo de lo que los neurocientíficos previamente creían. Clásicamente considerado como poco más que mensajeros, las neuronas motoras parecen configurarse para recibir una promoción.
La complejidad natural del sistema nervioso es a la vez imponente y desconcertante.
La ciencia promueve lentamente astillas y está muy lejos en los misterios de las complejas interacciones entre cerebros, los nervios, los músculos y el mundo que habitan. El progreso es paso a paso, metro a metro, pero, de vez en cuando, se hace un salto sorprendente.
El presente estudio, realizado por el profesor El Manira y su equipo del Instituto Karolinska en Suecia, tiene una nueva mirada a la función de las neuronas motoras.
La locomoción es una parte esencial del repertorio conductual de un animal; sin la cual un animal podría, literalmente, ser un blanco fácil.
La mayoría de los seres humanos toman la locomoción por sentado. Debido a caminar, saltar y correr todos vienen con un notable grado de fluidez natural, y no es de extrañar que les demos poca consideración a diario.
Nuestra facilidad de locomoción oculta su profunda e impenetrable complejidad. Pero uno sólo tiene que mirar la lucha que pueda tener un robot cuando se enfrentan a un conjunto de escaleras para recordarnos lo difícil que los movimientos planificados pueden ser.
El papel tradicional de la motoneurona
A pesar de la complejidad implicada en la locomoción, la mayoría de los patrones y ritmos necesarios están almacenados en los circuitos de la columna vertebral. El cerebro superior sólo tiene que involucrarse para iniciar o detener el movimiento, o para hacer ajustes si, por ejemplo, aparece un obstáculo en el camino.
Un generador de patrones central dentro de la columna recoge las señales de múltiples fuentes (centros cerebrales sensoriales y superior) luego envía los comandos a través de las neuronas motoras a los músculos.
Los movimientos son alimentados de nuevo a la médula espinal y en el cerebro superior se hacen los ajustes según sea necesario. En este escenario, la neurona motora, históricamente se ha considerado como un mensajero humilde. Transporta la información, pero no realiza ningún cambio en el texto a lo largo del camino. Esta noción básica de la neurona motora parece que va a cambiar.
Investigación y uniones gap de pez cebra
El estudio del Prof. El Manira investigó las neuronas motoras en el pez cebra. Estos peces de agua dulce tropical que se utilizan a menudo como animales de laboratorio; de hecho, ellos fueron los primeros animales a ser clonados.
El pez cebra es útil a la ciencia por varias razones: son baratos y fáciles de mantener, su genoma está totalmente mapeado y sus comportamientos son bien conocidos y comprendidos. También, los embriones de pez cebra son relativamente grandes y transparentes, y que son fáciles de modificar genéticamente.
Usando una variedad de técnicas y optogenética (un método que permite que las células sean controlados por la luz y modificado genéticamente), los investigadores han silenciado de forma selectiva la actividad de las neuronas motoras en el pez cebra. Esto permitió al equipo el observar la función de la neurona motora durante la locomoción en detalle.
Un nuevo papel para las neuronas motoras
Este trabajo sobre el pez cebra modificado mostró que, en lugar de las neuronas motoras haber entregando fielmente un mensaje inédito desde la médula espinal al músculo, esto desempeñó una función más detallada. El equipo encontró, para su sorpresa, que las neuronas motoras ejercieron una influencia significativa en la actividad locomotora a través de las uniones gap.
Las uniones gap – cierta clase de conexiones que se observan a veces entre las células en tejidos animales – son una institución independiente para la sinapsis más familiar, pero, al igual que las sinapsis, facilitan la comunicación entre las células cuando se encuentran en los nervios, que también se conocen como sinapsis eléctricas. Una brecha de la salida se conecta directamente al citoplasma de las dos células permitiendo iones, moléculas o los impulsos eléctricos a transitar.
El Prof. Manira explica los hallazgos:
«Ahora hemos descubierto un papel imprevisto de las neuronas motoras en la elaboración del programa definitivo para el comportamiento del motor.
Nuestros hallazgos inesperados demuestran que las neuronas motoras controlan la función del circuito locomotor retrógrado a través de los cruces brecha -uniones gap- para que las neuronas motoras influyan directamente en la liberación del transmisor y el reclutamiento de interneuronas excitatorias aguas arriba».
En lugar de la información que se transmite a ciegas de los circuitos espinal a los músculos, las neuronas motoras añaden su propio color para el procedimiento. El equipo encontró que los cruces brecha de las neuronas motoras activadas, reclutaron interneuronas V2a, que son vitales para definir el ritmo de la locomoción y su movimiento swing de izquierda-derecha.
Parece un poco trillado declarar que tendrán que ser reescrito los libros de texto, pero este descubrimiento sin duda es un interruptor importante en nuestra comprensión de la función de las neuronas motoras. Como profesor de El Manira dice:
«Este estudio representa un cambio de paradigma que conducirá a una importante revisión de la visión desde hace mucho tiempo de la función de las neuronas motoras. Las neuronas motoras ya no pueden ser consideradas como meros receptores pasivos de los comandos de motor. Son un componente integral de los circuitos, generando comportamiento motor».
Aunque el pez cebra es conocido por ser modelo fiable, tendrá que hacerse una mayor investigación en animales superiores, antes de que las funciones precisas de esta retroalimentación e integración neuronal estén completamente reveladas.
Medical Press ha informado recientemente sobre una investigación respecto a la creación de las neuronas liberadoras de serotonina, a partir de células de piel humana.
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