¿Por qué estudiamos las neuronas?

Por Dr.Mariano Bisbal

Continuamente estamos en contacto con millones de estímulos a nuestro alrededor y nuestro organismo tiene que ser capaz de percibirlos, procesar esa información y actuar en consecuencia para permitirnos interaccionar con el mundo que nos rodea, y movernos en él.

Por ejemplo, mientras leemos este artículo somos capaces de percibir lo que leemos a través de nuestros órganos sensoriales (los ojos en este caso) quienes envían información a través de impulsos eléctricos por el sistema nervioso hasta el cerebro, donde se integran y se procesan todas las señales que nos permiten comprender lo que está escrito.

 

 

“Es entonces el sistema nervioso quien trabaja para producir pensamientos, emociones, movimientos y funciones corporales como la respiración.”

 

 

 

 

El tejido nervioso está distribuido por el organismo formando una red de comunicaciones que lo constituye.

Tradicionalmente el sistema nervioso se ha dividido desde el punto de vista estructural y funcional en dos componentes:

  • El sistema nervioso central (SNC) que comprende el encéfalo (cerebro, cerebelo y tronco encefálico) y la médula espinal.
  • El sistema nervioso periférico (SNP) que incluye las neuronas sensitivas, que conectan el encéfalo y la médula espinal con los receptores sensitivos, así como las neuronas motoras, que conectan el encéfalo con los músculos y las glándulas.

Las primeras evidencias respecto de la constitución del sistema nervioso fueron descriptas por el premio nobel Santiago Ramón y Cajal quien, a finales del siglo XIX. Estableció que el tejido nervioso está compuesto por neuronas, que están conectadas unas a otras y son las encargadas de transmitir los impulsos eléctricos, y por otro grupo de células, inicialmente descritas como tejido de sostén, denominadas neuroglia.

En la mayoría de los aspectos celulares, la estructura de las neuronas se asemeja a la de otras células del organismo, cada célula nerviosa tiene un cuerpo celular, que contiene el núcleo (con su material genético), y la mayoría de las organelas que son esenciales para la función y vida de cualquier célula. Sin embargo, las neuronas son células altamente especializadas para la comunicación intercelular y la transmisión de impulsos eléctricos, hecho que se manifiesta en su morfología, es decir la forma que adquieren, en la especialización de sus membranas y en la funcionalidad de los contactos entre ellas, llamados sinapsis. Esta especialización se refleja en que las neuronas son células polarizadas, que poseen la capacidad de desarrollar, por un lado, largas y ramificadas prolongaciones citoplasmáticas, los axones, y por el otro múltiples dendritas, típicamente más cortas y muy ramificadas. Esta llamativa asimetría y complejidad de las células neuronales es fundamental para recibir las señales eléctricas a través de sus dendritas, procesarlas y transferirlas unidireccionalmente por el axón hacia los puntos de contacto de la neurona contigua. La especificación de axones y dendritas durante la polarización neuronal, es un evento esencial que define los dominios morfo-funcionales de neuronas adultas, que ocurre muy temprano en el desarrollo neuronal y se mantiene durante toda la vida de una neurona.

Esta llamativa asimetría estructural o polaridad neuronal ha sido y es en la actualidad objeto de estudio por numerosos grupos de investigación alrededor del mundo que abordan esta problemática desde diversas disciplinas. El instituto Ferreyra y particularmente el laboratorio de Neurobiología celular y molecular, es sin dudas uno de los pioneros en estudiar los mecanismos celulares y moleculares por los cuales las neuronas son capaces de adquirir esta morfología estructural utilizando un modelo experimental de desarrollo de un cultivo de neuronas in vitro, o sea, en un plato de cultivo en el laboratorio.

¿Pero cómo las neuronas son capaces de generar esta morfología? 

Actualmente se acepta que la extensión y diferenciación de axones y dendritas, y por lo tanto el desarrollo y mantenimiento de la polaridad neuronal, involucra diversos procesos celulares dentro de las neuronas íntimamente relacionados entre sí, como son la articulación de los componentes del citoesqueleto, un entramado tridimensional de proteínas que provee soporte interno en las células y organiza las estructuras internas; y la selección y transporte de proteínas desde el cuerpo celular hacia cada compartimento. Durante todos estos eventos celulares existe una estrecha relación y comunicación entre los distintos componentes del citoesqueleto y la maquinaria que regula el transporte y el crecimiento en sitios específicos de los axones y dendritas.

¿Qué tarea realizamos en el laboratorio de Neurobiología? 

Existe una familia de proteínas, llamadas Rho GTPasas pequeñas, que actúan como interruptores moleculares, es decir que son capaces de encender o apagar señales celulares, y de esa forma regular distintos eventos dentro de las neuronas controlando diferentes aspectos de la morfología neuronal que van desde la formación del axón, la migración de las neuronas, el mantenimiento de la polaridad neuronal hasta la plasticidad sináptica.

Nuestro laboratorio se dedica al estudio de este grupo de proteínas durante los procesos celulares en el desarrollo neuronal y particularmente como estos interruptores promueven, encendiéndose y apagándose selectivamente en el espacio y en el tiempo, la diferenciación de los axones y dendritas afectando la distribución de los componentes del citoesqueleto y tráfico de proteínas necesarias para comenzar y mantener la estructura diferencial de las neuronas.

A pesar de que posiblemente una de las principales razones del estudio de la polaridad neuronal es el atractivo del proceso biológico en sí mismo, el cual a partir de un precursor neuronal simétrico genera una neurona madura y funcional capaz de integrarse a circuitos neuronales extremadamente complejos, esta información es de fundamental importancia no solo para entender el desarrollo y el funcionamiento normal del sistema nervioso, sino también para comprender la fisiopatogenia de enfermedades neurodegenerativas y otros trastornos neuronales, tales como la Enfermedad de Alzheimer, Parkinson y Esclerosis múltiples entre otras.

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