NEUROCIENCIA

La vida privada de las neuronas: la sinapsis como nunca la habías visto (VÍDEO)

Una nueva técnica permite reconstruir en 3D uno de los procesos clave en el funcionamiento del cerebro: el intercambio de neurotransmisores y señales eléctricas durante la sinapsis, la conexión entre los axones de las neuronas que forman nuestros pensamientos y recuerdos. El proceso se ha observado por primera vez al máximo detalle.

El viaje que vamos a iniciar continuación da un poco de mareo. Para empezar, nos vamos a subir en una nave microscópica imaginaria (como si fuéramos el mismísimo Carl Sagan o su digno sucesor Neil Tyson) y nos vamos a meter en el encéfalo de una rata. Su cerebro tiene unos 200 millones de neuronas (una insignificancia al lado de nuestros 85.000 millones), pero nos sirve para nuestro propósito. A medida que nos acercamos a una sola de estas neuronas encontraremos que tiene un cuerpo celular y una serie de ramificaciones, llamadas dendritas. Desde ahí podemos observar unas ramificaciones un poco más largas que conocemos como axones y que son las terminaciones que permiten a la neurona conectarse con sus vecinas. La manera en que se conectan entre sí es lo que denominamos sinapsis y es donde nos vamos a adentrar con nuestra nave.

Este lugar da un poco de miedo porque es una especie de campo de batalla. De un lado a otro pasan los neurotransmisores que desatan señales eléctricas como pequeñas tormentas. Las neuronas se están comunicando entre sí e intercambiando información. Cada intercambio modifica la estructura y ambas conexiones no dejan de cambiar. Nuestro viaje hasta aquí ha sido posible gracias al equipo de Benjamin Wilhelm, quienes publican en Science un trabajo con el resultado de su observación del proceso mediante una serie de técnicas que permiten comprender el proceso en 3D.  Lo que han observado es el proceso en que intervienen unas 300.000 proteínas a nivel atómico y tiene un aspecto tal que así:

Lo que veis al principio del vídeo es un botón sináptico, lo que se encuentra en el extremo del axón que conecta con otra neurona. Los puntitos de colores que aparecen por toda su superficie y también dentro del botón (cuando vemos el corte longitudinal) son las proteínas y lípidos que intervienen en el proceso. La novedad es que los científicos han podido echar la cuenta y observan que intervienen miles de proteínas en cada botón. Dentro de esta estructura, los neurotransmisores - grupos de moléculas específicas que regulan el funcionamiento del sistema nervioso (lo excitan, lo apagan, etc.) - se agrupan en pequeños paquetes llamados vesículas. Cuando la neurona se excita y la señal llega hasta el extremo del axón, algunas vesículas se mueven hasta el extremo del bulbo y vierten al exterior su neurotransmisor. Las moléculas pasan al otro lado y disparan una reacción.

El estudio de Science permite contabilizar las proteínas que intervienen en el proceso

Este nuevo modelo, publicado por la revista Science, arroja luz sobre el funcionamiento interno de las neuronas y lo que ocurre en esos pequeños huecos entre ellas donde se produce la conexión. En el proceso, las vesículas sinápticas que contienen los neurotransmisores atraviesan lasmembranas y son destruidas y reconstruidas una y otra vez. Los científicos han podido estimar el número de vesículas que interviene en cada proceso, su superficie, volumen... Aún no se comprenden bien las rutas de las proteínas ni por qué algunas tienen copias y otras no, pero el estudio es la avanzadilla para terminar de comprender cómo funciona cada conexión.

Para hacerse una idea del contexto, una neurona suelta unas 130 vesículas cada diez minutos cuando está siendo estimulada. Cada vesícula mide unos 40 nanómetros y en cada neurona se producen entre 1.000 y 10.000 de estas conexiones. Nuestro cerebro tiene, como hemos dicho, 86.000 millones de neuronas,  de manera que hay más sinapsis en un solo encéfalo que estrellas en todo el Universo y en cada una de ellas se producen miles de estas reacciones. Y ahora, tras estos números, nos alejamos poco a poco con la nave hasta salir a la realidad. Ya les dije que el viaje les iba a marear.

Referencia: Composition of isolated synaptic boutons reveals the amounts of vesicle trafficking proteins (Science)

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