Circuito de alerta del cerebro conservado a través de la evolución

El método molecular revela la base neuronal de los estados cerebrales: estudio en animales financiado por los NIH.

Usando un método molecular que probablemente sea ampliamente adoptado por el campo, los investigadores apoyados por los Institutos Nacionales de Salud han descubierto circuitos cerebrales esenciales para el estado de alerta o vigilancia, y para los estados cerebrales en general. Sorprendentemente, los mismos tipos de células y circuitos se activan durante el estado de alerta en peces cebra y ratones, especies cuyos antepasados ​​evolutivos se separaron hace cientos de millones de años. Esto sugiere que el cerebro humano probablemente esté conectado de manera similar para este estado crítico para la supervivencia.

“La vigilancia que sale mal marca estados como la manía y los que se observan en el trastorno de estrés postraumático y la depresión”, explicó Joshua Gordon, MD, Ph.D., director del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) de los NIH, que junto con el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, co-financiado el estudio. “Familiarizarse con los actores moleculares en un comportamiento, como promete esta nueva herramienta, puede conducir algún día a intervenciones clínicas dirigidas a estados cerebrales disfuncionales”.

Karl Deisseroth, MD, Ph.D. (link is external) , Matthew Lovett-Barron, Ph.D. (link is external) , y colegas de la Universidad de Stanford, Palo Alto, California, informan sobre los hallazgos utilizando una tecnología de detección de actividad neuronal que llaman Multi-MAP (alineación multiplexada de fenotipos moleculares y de actividad) en línea el 2 de noviembre de 2017 en la revista Célula.

Por primera vez, Multi-MAP permite ver qué neuronas se activan en un animal que se comporta durante un estado cerebral particular y, posteriormente, analizar molecularmente solo esas neuronas para identificar los subtipos y circuitos involucrados.

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En este caso, los investigadores utilizaron la técnica para detectar la actividad de las neuronas visibles a través de las cabezas transparentes de larvas de pez cebra modificadas genéticamente. Midieron la vigilancia midiendo cuánto tiempo les tomó a los animales agitar sus colas en respuesta a un estímulo amenazador.

Un análisis molecular que reveló subtipos condujo a la identificación de seis circuitos sospechosos compuestos por distintas poblaciones de neuronas que modulan la actividad neuronal, solo uno de los cuales se había relacionado previamente con la vigilancia. Prácticamente los mismos jugadores estuvieron operativos en los experimentos de seguimiento que examinaron tales circuitos relacionados con el tiempo de reacción en el cerebro del ratón. Usando  optogenética  , otra herramienta exploratoria innovadora desarrollada por Deisseroth y sus colegas, los investigadores redujeron el campo a tres circuitos que definitivamente aumentan el estado de alerta en ratones, incluido el conocido anteriormente. Se cree que los otros tres desempeñan un papel informativo más que regulatorio.

Becas:  MH099647, DA042012

Acerca del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH):  La misión del NIMH es transformar la comprensión y el tratamiento de las enfermedades mentales a través de la investigación básica y clínica, allanando el camino para la prevención, la recuperación y la cura. Para obtener más información, visite el  sitio web del NIMH .

Acerca del Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (NIDA):  El Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (NIDA) es un componente de los Institutos Nacionales de Salud, Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. NIDA apoya la mayor parte de la investigación mundial sobre los aspectos de salud del uso de drogas y la adicción. El Instituto lleva a cabo una gran variedad de programas para informar las políticas, mejorar la práctica y promover la ciencia de las adicciones. Se pueden encontrar hojas informativas sobre los efectos de las drogas en la salud e información sobre la investigación del NIDA y otras actividades en  www.drugabuse.gov

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Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH):  NIH, la agencia de investigación médica del país, incluye 27 Institutos y Centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. NIH es la agencia federal principal que realiza y apoya la investigación médica básica, clínica y traslacional, y está investigando las causas, los tratamientos y las curas para enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite  www.nih.gov .

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Referencia

Lovett-Barron M, Andalman AS, Allen WE, Vesuna S, Kauvar I, Burns VM, Deisseroth K. Circuitos ancestrales para la modulación coordinada del estado cerebral. 2017, Cell 171, 1–13 14 de diciembre de 2017  https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.10.021

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