La comunicación entre las neuronas se concreta mediante señales con diferentes “tonos”. La modulación de estas entonaciones va variando y genera un llamativo sistema comunicacional con su propia lógica.
Un grupo de neurobiólogos del Laboratorio de Biología Marina (MBL) de Massachusetts, Estados Unidos, ha logrado descifrar un complejo mecanismo de comunicación neuronal a través de entonaciones. El sutil “canto” de las neuronas se lleva adelante mediante tonos que van cambiando, con el propósito de transmitir información y comunicarse con sus pares. Según un comunicado del centro afiliado a la Universidad de Chicago, las neuronas utilizan múltiples vesículas que, al integrarse, conforman unidades de sentido similares a las palabras.
La interacción y el diálogo entre las neuronas es una actividad clave para el sistema nervioso, ya que rige funciones como la respiración y el pensamiento, entre muchas otras. A pesar de esto, resulta complejo estudiar estas relaciones entre las neuronas porque la comunicación se realiza a máxima velocidad y en una escala muy pequeña. En consecuencia, la explicación precisa de estos procesos se convierte muchas veces en un desafío casi imposible de resolver.
Sin embargo, los especialistas del laboratorio estadounidense han hallado un enfoque prometedor que nos acerca a la “música” de las neuronas. Mediante un sistema de imágenes totalmente personalizado, han logrado una comprensión clara de los procesos que llevan a las neuronas a comunicarse entre sí mediante la modulación de «tonos», que son distintas expresiones de las señales que emiten.
El hallazgo, publicado en Nature Neuroscience, se concretó luego de la realización de diferentes experimentos. En el primero de ellos, conectaron una neurona con electricidad para inducir una acción o actividad, para posteriormente congelarla al instante y obtener una imagen de su estado. Apreciaron la presencia de una gran cantidad de vesículas que se fusionaban y creaban múltiples sinapsis. Ese primer descubrimiento motivó nuevos esfuerzos para profundizar en la cuestión.
Sinapsis previa (izquierda) y posterior a la estimulación (derecha), con flechas que muestran el momento en que las neuronas se comunican entre sí. Crédito: MBL. Kristina Lippmann, Kadidia Adula, Thien Vu y Eddie Hujber.
Subir o bajar la voz
Las vesículas sinápticas son minúsculas esferas donde se almacenan los neurotransmisores, que cuando se acoplan cumplen un papel similar a las palabras. Las neuronas las emplean como unidades de sentido para comunicarse. Se sabía que pueden utilizar varias “palabras” para dialogar y que son capaces de variar su entonación, pero hasta el momento se desconocían las características de este proceso. Según Shigeki Watanabe, uno de los científicos responsables del estudio, “hemos identificado un mecanismo que utilizan las neuronas para comunicarse a través de las entonaciones”, explicó.
“Logramos demostrar que pueden subir o bajar la voz en función del número de vesículas que emplean. Cuando alguien quiere realizar una pregunta cambia la entonación al final de la oración. Pues bien, las neuronas hacen lo mismo disminuyendo a aumentando el número de vesículas que utilizan”, agregó Watanabe.
Desde otro punto de vista, los neurobiólogos han observado que la neurotransmisión puede ser fuerte o débil en una escala de tiempo de milisegundos. En consecuencia, es la primera ocasión en la cual la comunicación neuronal es analizada al detalle desde una perspectiva temporal.
Un primer paso
Los científicos comprobaron en sus experimentos que en determinados momentos únicamente algunas pocas vesículas sinápticas se encuentran en la posición de acoplamiento, o sea preparadas para liberar el neurotransmisor y generar las distintas “tonalidades”. Al concluir una acción o actividad vuelven a disminuir en número y dinamismo, pero luego de 14 milisegundos comienzan a reagruparse y quedan listas para fusionarse, liberar neurotransmisores y hacer “cantar” a las neuronas.
El grupo de investigadores realizó estas observaciones con una tecnología de microscopía electrónica especialmente adaptada. El hallazgo de este mecanismo de comunicación neuronal puede ser el primer paso para conocer más detalles sobre la forma en la cual las neuronas intercambian información, construyendo redes dedicadas a realizar funciones tan complejas como sorprendentes.
Referencia
Synaptic vesicles transiently dock to refill release sites. Grant F. Kusick, M. Chin, S. Raychaudhuri, K. Lippmann, K. P. Adula, E.J. Hujber, T. Vu, M.W. Davis, E.M. Jorgensen, S. Watanabe. Nature Neuroscience (2020).DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-020-00716-1
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