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Los investigadores han identificado un nuevo mecanismo de neuroplasticidad asociado con el aprendizaje y la memoria
Último revisado: 14.06.2024
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Las neuronas son importantes, pero no son los únicos actores en el proceso. De hecho, son los “cartílagos”, grupos de moléculas de la matriz extracelular llamados sulfatos de condroitina ubicados en el exterior de las células nerviosas, los que desempeñan un papel clave en la capacidad del cerebro para adquirir y almacenar información.
El estudio, publicado en la revista Cell Reports describe un nuevo mecanismo de plasticidad cerebral, o cómo las conexiones neuronales cambian en respuesta a estímulos externos. El artículo se titula "Los grupos focales de matrices perisinápticas promueven la plasticidad y la memoria dependientes de la actividad en ratones".
Este trabajo es el resultado de una colaboración entre la Facultad de Medicina de Harvard, la Universidad de Trento y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) en Magdeburgo.
"Las habilidades sensoriales y la capacidad de comprender nuestro entorno dependen de la actividad del cerebro, que nos permite percibir y procesar estímulos provenientes del mundo exterior. A través de nuestro cerebro, somos capaces de adquirir y almacenar nueva información, así como así como recordar información que ya hemos aprendido ", dicen Yuri Bozzi y Gabriele Chelini.
"Este fascinante fenómeno es posible gracias a la capacidad del cerebro para cambiar continuamente la estructura y eficacia de las conexiones neuronales (sinapsis) en respuesta a estímulos externos. Esta capacidad se llama plasticidad sináptica. Comprender cómo se producen los cambios sinápticos y cómo contribuyen a El aprendizaje y la memoria es una de las principales tareas de la neurobiología."
Yuri Bozzi es profesor de la Universidad de Trento y coautor principal del artículo. Gabriele Chelini es el primer autor del estudio. Celini comenzó a trabajar en este proyecto en 2017 como becaria postdoctoral en el laboratorio dirigido por Sabina Berretta (Hospital McLean y Escuela de Medicina de Harvard, Boston) y completó la publicación científica mientras trabajaba como becaria postdoctoral en el laboratorio de Bozzi en la Universidad de Trento. /p>
El estudio se centra en los sulfatos de condroitina, moléculas muy conocidas por su papel en las articulaciones, que también desempeñan una función importante en la plasticidad cerebral, siendo parte integral de la matriz extracelular del cerebro, como descubrió originalmente el grupo del Dr. Alexander Dityatev. En 2001.
En 2007, un estudio japonés describió la presencia de grupos redondos de sulfatos de condroitina dispersos aparentemente al azar en el cerebro. Sin embargo, este trabajo quedó en el olvido hasta que el laboratorio de neurobiología traslacional de Sabine Berretta volvió a llamar la atención de la comunidad científica sobre estas estructuras, renombrándolas como grupos CS-6 (por el sulfato de condroitina-6, que identifica su composición molecular precisa) y demostrando que estas estructuras son asociados con las células gliales y están muy reducidos en el cerebro de personas con trastornos psicóticos.
Luego, en 2017, Gabriele Celini, recién contratado en el laboratorio de Berretta, recibió el encargo de descubrir la función de estos grupos.
"Primero examinamos estas estructuras en detalle, obteniendo imágenes de ellas en muy alta resolución. Descubrimos que son esencialmente grupos de sinapsis recubiertas de CS-6 y organizadas en una forma geométrica claramente reconocible. Luego identificamos un nuevo tipo de sinapsis organización ", dicen los científicos.
"En este punto tuvimos que ejercitar cierta 'creatividad experimental'; a través de una combinación de enfoques conductuales, moleculares y morfológicos sofisticados, nos dimos cuenta de que estos compuestos, encapsulados en grupos de CS-6, cambian en respuesta a la actividad eléctrica en el cerebro."
"Finalmente, gracias a la colaboración con Alexander Dityatev de DZNE Magdeburg y los esfuerzos de Hadi Mirzapourdelawar de su grupo, redujimos la expresión de CS-6 en el hipocampo (una región del cerebro responsable del aprendizaje espacial) y demostramos que la presencia de CS-6 es necesaria para la plasticidad sináptica y la memoria espacial", señalan Bozzi y Celini.
"Este trabajo allana el camino para una nueva visión de la función cerebral. Es posible que todas las sinapsis formadas en diferentes neuronas dentro de los grupos CS-6 tengan la capacidad de responder juntas a estímulos externos específicos y participar en una función común dirigida a Procesos de aprendizaje y memoria”, señalan.
“Parece que representan un nuevo sustrato para integrar información y formar asociaciones a nivel multicelular”, añaden Dityatev y Berretta.
Este trabajo es el resultado de una colaboración entre varios laboratorios, incluido el Laboratorio de Neurobiología Traslacional (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), el Neurodevelopmental Disorders Research Laboratory (Yuri Bozzi; CIMeC - Interdisciplinary Center for Brain Science, Universidad de Trento) y la neuroplasticidad molecular (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).