Publicado 30/08/2022 12:00

Investigadores identifican nuevos reguladores fundamentales en la formación de los circuitos neuronales

Sistema nervioso
Sistema nervioso - PIXABAY/CSIC

ALICANTE, 30 Ago. (EUROPA PRESS) -

Una investigación liderada por la doctora Eloisa Herrera y el doctor Ángel Barco, del Instituto de Neurociencias CSIC-UMH, en Alicante, ha identificado mediante análisis multiómico varias docenas de nuevos reguladores implicados en la guía de los axones neuronales para alcanzar las neuronas con las que deben conectarse.

Se trata de un proceso "clave" durante el desarrollo del sistema nervioso para la formación de los circuitos o redes neuronales. El trabajo, cuya primera autora es Marta Fernández Nogales, se ha publicado en 'Advanced Science' y ha recibido financiación de la Convocatoria 'CaixaResearch' de Investigación en Salud, de Fundación "la Caixa", entre otras entidades, según ha informado el CSIC en un comunicado.

Según ha informado el CSIC, para el perfecto desarrollo y funcionamiento del cerebro adulto es "esencial" que los axones de los distintos tipos de neuronas que integran el sistema nervioso crezcan y se dirijan hacia los lugares en los que establecerán sinapsis con otras neuronas.

Hasta ahora la mayoría de las moléculas que se sabía que participaban en este proceso eran proteínas de señalización que indican a los axones por dónde pueden navegar en el cerebro en desarrollo y por dónde no o cuándo deben girar en su camino para conectarse con otras neuronas.

Sin embargo, apenas se habían identificado factores de transcripción directamente implicados en la regulación de estas moléculas de señalización que marcan la trayectoria de los axones hasta su destino final.

Ahora, los investigadores del Instituto de Neurociencias han ampliado el número de moléculas reguladoras implicadas en este proceso con el análisis de dos subpoblaciones de células de la retina, denominadas ganglionares, que aunque tienen funciones equivalentes en el procesamiento de la información visual, difieren en la trayectoria de sus axones en su viaje hacia estructuras del cerebro.

Asimismo, las células ganglionares de la retina proyectan sus axones hacia dos rutas diferentes: al hemisferio cerebral del mismo lado del ojo desde el que parten, o bien al hemisferio contrario cruzando en este caso una estructura con forma de 'X', que sirve de cruce de caminos para los axones visuales, denominada quiasma óptico.

Los axones de las neuronas situadas en la zona de la retina más cercana a la nariz cruzan la línea media por el quiasma óptico proyectando en el hemisferio opuesto, mientras que el resto de los axones evitan la línea media a nivel del quiasma óptico para proyectar al mismo lado del cerebro del que parten.

"DECISIÓN BINARIA"

"Esta decisión binaria de los axones visuales de cruzar o no la línea media en el quiasma óptico es esencial para percibir el mundo en 3D y representa un "excelente paradigma" para investigar los mecanismos que permiten la conexión de las neuronas visuales con otras neuronas distantes en el cerebro durante el desarrollo embrionario tardío", expone Eloisa Herrera.

Igualmente, la investigadora ha explicado que, para encontrar nuevos mecanismos reguladores implicados en la definición de la trayectoria axonal, "realizamos un análisis multiómico comparando los perfiles de expresión génica y la ocupación de la cromatina en las neuronas de la retina que proyectan al hemisferio cerebral ipsilateral y al contralateral".

Así, agrega que esta nueva investigación "ha permitido encontrar nuevos genes que codifican para proteínas no implicadas previamente en el proceso de guía axonal ni en la formación de los circuitos de la visión".

"Nuestros resultados demuestran que los nuevos reguladores de la guía de la trayectoria de los axones identificados operan en contextos diferentes y abren nuevas vías de investigación", subraya la doctora.

ANÁLISIS MULTIÓMICO

El análisis multiómico de las dos subpoblaciones de neuronas de la retina utilizadas en esta investigación, al diferir solo en la trayectoria que siguen sus axones, ha sido clave para encontrar nuevos genes que codifican proteínas no implicadas anteriormente en la guía de axones.

Según el CSIC, esta identificación resulta "interesante" por los nuevos factores de transcripción implicados en este proceso, ya que son estas proteínas las que controlan la expresión de otros genes uniéndose a secuencias específicas del ADN y determinando dónde y cuándo deben activarse o reprimirse.

"Nuestros análisis han llevado a la identificación de docenas de nuevos genes potencialmente implicados en la selección de las trayectorias axonales. Estos resultados abren la puerta a enfoques terapéuticos innovadores destinados a restaurar los circuitos neuronales dañados que se beneficiarán de una mejor comprensión de los mecanismos que controlan el cableado y ensamblaje de los circuitos que permiten la visión binocular y probablemente otros circuitos bilaterales", ha añadido la investigadora.