MADRID 27 Nov. (EUROPA PRESS) -
Neurocientíficos de Johns Hopkins Medicine (Estados Unidos) afirman que han determinado cómo una molécula de la superficie de una célula cerebral determina el modo en que se comportan ciertas neuronas. La investigación, publicada en 'Nature', revela cómo una molécula, el receptor de calcio permeable (CP)-AMPA, suprime la capacidad de una neurona específica de prestar atención a señales externas específicas, como los pendientes de un amigo, según el estudio en ratones modificados genéticamente.
Comprender por qué algunas neuronas son menos "selectivas" en su respuesta a ciertas señales también puede ayudar a los investigadores a estudiar la esquizofrenia, la epilepsia y el autismo, afecciones caracterizadas por el procesamiento defectuoso de señales externas y fallas en el funcionamiento de las neuronas en el cerebro de los mamíferos.
"Hemos descubierto que el subtipo de receptores AMPA permeable al calcio tiene una función adicional de suprimir la selectividad de una neurona determinada", describe la doctora Ingie Hong, primera autora e instructora de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Hasta ahora, el papel de estos receptores específicos en el cerebro de los mamíferos en general, tal como funciona en la vida cotidiana, ha sido un misterio".
Los receptores AMPA son fundamentales para la transferencia rápida de información y la formación de recuerdos en el cerebro, como escuchar y recordar el nombre de una persona. El subtipo de receptores AMPA en este estudio, los receptores CP-AMPA, actúan como una "puerta" que reduce la selectividad de las neuronas de parvalbúmina (PV), que son inhibidoras y, por lo tanto, emiten una inhibición no selectiva a las neuronas cercanas, dicen los investigadores.
"Las neuronas selectivas responderán a algo muy específico, por ejemplo, el bigote de tu abuelo, mientras que las neuronas menos selectivas responderán también a diferentes caras o personas", expresa Hong. "Hemos estado buscando los mecanismos y las moléculas que controlan esta especificidad, o selectividad, y cómo falla en enfermedades como el autismo y la epilepsia, donde las neuronas excitatorias pueden sobreestimularse".
Los investigadores también encontraron que las mutaciones de GluA2, una subunidad de proteína dentro del receptor CP-AMPA, están asociadas con discapacidades intelectuales.
Las mutaciones humanas en la subunidad GluA2 de los receptores AMPA, que regula la permeabilidad al calcio del receptor, pueden provocar discapacidad intelectual y autismo. Esto sugiere que un control estricto de la permeabilidad al calcio del receptor AMPA es esencial para la cognición humana. En concreto, los investigadores se centraron en los receptores CP-AMPA en dos zonas distintas del cerebro: la corteza visual, donde las neuronas procesan la información visual, y el hipocampo, donde las neuronas responden a "dónde estás, hacia dónde te diriges o dónde has estado", desvela Hong.
Para llevar a cabo su investigación, los científicos desarrollaron nuevos vectores virales adenoasociados para reemplazar los receptores AMPA permeables al calcio por sus contrapartes impermeables y expresarlos en el cerebro de ratones. Comentan que esperan que estos vectores puedan ayudar a tratar trastornos que surgen de mutaciones del receptor AMPA en el futuro.
Para trazar un mapa de la selectividad de las neuronas PV, los científicos utilizaron técnicas de imágenes avanzadas para observar la estructura y la actividad de las neuronas en lo profundo de los cerebros de ratones modificados genéticamente mientras les mostraban estímulos de video.
"En la mayoría de los casos, descubrimos que estas neuronas PV, que suelen ser menos selectivas, se volvieron más selectivas a los estímulos visuales, así como a la ubicación espacial, cuando intercambiamos los receptores CP-AMPA por moléculas impermeables, lo que hizo que las neuronas inhibidoras actuaran más como neuronas excitatorias", dice Hong.
Los investigadores dicen que la gran cantidad de receptores CP-AMPA en las neuronas PV está bien conservada en muchas especies de mamíferos, incluidos los humanos. "Hacer que la inhibición neuronal sea menos selectiva hace que nuestros circuitos neuronales sean más eficientes que los de las especies que no tienen esta característica molecular", añade Hong. "Probablemente también signifique que nuestras redes neuronales son más estables".
La autora también afirma que la nueva investigación también puede tener implicaciones para el aprendizaje automático utilizado en inteligencia artificial. "En el aprendizaje automático, hay muchas neuronas 'artificiales' computarizadas que están entrenadas para ser muy selectivas o menos selectivas", afirma. "Estamos tratando de encontrar cómo unidades específicas y menos específicas pueden trabajar juntas para darnos máquinas más inteligentes y una IA más inteligente".
A continuación, los científicos pretenden estudiar otras moléculas críticas que se sabe que modifican la cognición. En neurociencia clínica, afirma Hong, una mejor comprensión de qué moléculas cerebrales contribuyen a los cálculos neuronales sesgados en los pacientes podría hacer avanzar la búsqueda de dianas farmacológicas para los trastornos psiquiátricos con un componente genético, un campo en ciernes que Hong llama "terapia neurocomputacional".
