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Las neuronas motoras y la locomoción: incluso más complejas de lo que pensamos
Investigación pionera publicada en Naturaleza esta semana muestra que el papel de las neuronas motoras en la locomoción es mucho más complicado de lo que los neurocientíficos creían anteriormente. Clásicamente considerados como poco más que mensajeros, las neuronas motoras parecen estar listas para recibir un ascenso.
Una nueva investigación infiere que las neuronas motoras son mucho más importantes en el control de la locomoción de lo que se creía anteriormente.
La complejidad natural del sistema nervioso es a la vez impresionante y desconcertante.
La ciencia lentamente elimina los misterios de las interacciones complejas entre el cerebro, los nervios, los músculos y el mundo en el que viven. El progreso es paso por paso, pulgada por pulgada, pero, de vez en cuando, se produce un salto sorprendente.
El presente estudio, realizado por el Prof. El Manira y su equipo en el Instituto Karolinska en Suecia, da una nueva mirada al papel de las neuronas motoras.
La locomoción es una parte esencial del repertorio conductual de un animal; sin él, un animal podría, literalmente, ser un pato sentado.
La mayoría de los humanos da por hecho la locomoción. Debido a que caminar, saltar y correr, todos vienen con un grado notable de fluidez natural, no es de extrañar que les prestemos poca atención a diario.
Nuestra facilidad de locomoción oculta su complejidad profunda e impenetrable. Pero, uno solo necesita mirar la lucha que un robot encuentra cuando se enfrenta con un conjunto de escaleras para recordarnos qué tan complicados pueden ser los movimientos planeados.
El rol tradicional de la neurona motora
A pesar de la complejidad involucrada en la locomoción, la mayoría de los patrones y ritmos necesarios se almacenan en los circuitos espinales. El cerebro superior solo necesita 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 colecciona señales de múltiples fuentes (centros sensoriales y cerebrales superiores) y luego envía comandos a través de neuronas motoras a los músculos.
Los movimientos se retroalimentan a la médula espinal, y el cerebro superior y los ajustes se realizan según sea necesario. En este escenario, la neurona motora ha sido históricamente considerada como un simple mensajero. Transporta la información pero no hace cambios al texto en el camino. Esta noción básica de la neurona motora parece que va a cambiar.
Investigación de pez cebra y uniones gap
El estudio del Prof. El Manira investigó las neuronas motoras en el pez cebra. Estos peces tropicales de agua dulce a menudo se usan como animales de laboratorio; de hecho, fueron el primer animal clonado.
El pez cebra es útil para la ciencia por varias razones: son baratos y fáciles de mantener, su genoma está completamente mapeado y sus comportamientos son bien conocidos y entendidos; también, los embriones de pez cebra son relativamente grandes y transparentes, y son fáciles de modificar genéticamente.
Usando una variedad de técnicas y optogenética (un método que permite que las células genéticamente modificadas sean controladas por la luz), los investigadores silenciaron selectivamente la actividad de la neurona motora en el pez cebra. Esto permitió al equipo observar la función de la neurona motora durante la locomoción en detalle.
Un nuevo rol para las neuronas motoras
Este trabajo sobre el pez cebra modificado demostró que, en lugar de neuronas motoras que transmiten fielmente un mensaje sin editar desde la médula espinal hasta el músculo, desempeñan un papel más detallado. El equipo descubrió, para su sorpresa, que las neuronas motoras ejercen una influencia significativa en la actividad locomotora a través de uniones gap.
Las uniones gap son una institución separada de la sinapsis más familiar pero, al igual que las sinapsis, facilitan la comunicación entre las células; cuando se encuentran en los nervios, también se los conoce como sinapsis eléctricas. Una unión de brecha conecta directamente el citoplasma de dos células que permiten que los iones, las moléculas o los impulsos eléctricos se desplacen entre ellos.
El Prof. El Manira explica los hallazgos:
"Ahora hemos descubierto un papel imprevisto de las neuronas motoras en la elaboración del programa final para el comportamiento motor.
Nuestros hallazgos inesperados demuestran que las neuronas motoras controlan la función del circuito locomotor de forma retrógrada a través de uniones gap, de modo que las neuronas motoras influirán directamente en la liberación del transmisor y en el reclutamiento de interneuronas excitadoras aguas arriba ".
En lugar de transmitir información a ciegas desde el circuito espinal a los músculos, las neuronas motoras agregaron su propio color al procedimiento. El equipo descubrió que las uniones huecas de las neuronas motoras activaron y reclutaron interneuronas V2a que son vitales para definir el ritmo de la locomoción y su oscilación izquierda-derecha.
Parece un poco trillado declarar que los libros de texto tendrán que ser reescritos, pero este descubrimiento ciertamente es un cambio importante en nuestra comprensión del papel de las neuronas motoras. Como dice el Prof. El Manira:
"Este estudio representa un cambio de paradigma que conducirá a una revisión mayor de la visión desde hace mucho tiempo del papel de las neuronas motoras. Las neuronas motoras ya no pueden ser consideradas como receptores meramente pasivos de comandos motores, son un componente integral de los circuitos. generando un comportamiento motor ".
Aunque se sabe que los peces cebra son modelos confiables, será necesario realizar más investigaciones en animales superiores antes de que se revelen por completo las funciones precisas de esta retroalimentación neural e integración.
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