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La comunicación entre astrocitos y neuronas en el cerebro

Se conocen muy pocos detalles sobre la interacción a nivel molecular de astrocitos y neuronas en el cerebro. Los socios de un proyecto de colaboración científica financiado por la Unión Europea se propusieron descubrir de qué modo repercuten los astrocitos en la regulación de la red neuronal cerebral.
La comunicación entre astrocitos y neuronas en el cerebro
El funcionamiento del cerebro se basa en la actividad neuronal y en los procesos de señalización entre las neuronas. Hasta hora se consideraba que los astrocitos desempeñaban un mero papel de apoyo al funcionamiento adecuado de las neuronas. Cada vez existen más pruebas respecto a la existencia de comunicación entre neuronas y astrocitos en cultivos celulares y en cortes de cerebro. Pese a ello, poco se sabe aún sobre las propiedades de los astrocitos y su papel en vivo. El objetivo principal del consorcio del proyecto «Role of astrocytes in neuronal network function in visual cortex»+ (NEUGLIANET) era determinar la influencia de los astrocitos en el funcionamiento de las redes neuronales y el procesamiento de la información sensorial en vivo.

Durante la primera fase del proyecto, los investigadores accedieron a las técnicas más vanguardistas que permiten realizar registros fisiológicos en tiempo real de la actividad de neuronas y astrocitos en la región cerebral de la corteza visual primaria (V1). El disponer de herramientas optogenéticas que les permitieran manipular selectivamente la actividad de los astrocitos era fundamental para poder evaluar sus efectos sobre la actividad de las redes neuronales. Para supervisar la actividad eléctrica neuronal in vitro e in vivo, los investigadores emplearon microscopios de dos fotones y la técnica de imagen de calcio.

Utilizando un vector viral adeno asociado en el que se introdujo el gen que codifica la proteína sensible a la luz canalrodopsina-2 (ChR2) bajo un promotor específico de astrocitos fue posible dirigirse específicamente a estas células gliales. A continuación se registró la actividad neuronal de la capa de 2/3 de las neuronas V1. Al analizar dicha actividad neuronal se puso de manifiesto que la activación optogenética de los astrocitos inducía la transmisión sináptica espontánea tanto excitatoria como inhibitoria. El efecto de la actividad de los astrocitos era específico dependiendo del tipo de célula.

Los investigadores también utilizaron microscopía de dos fotones, esta vez con registros electrofisiológicos de células individuales, en vivo para demostrar la fotoestimulación selectiva de los astrocitos. Así comprobaron que los astrocitos influyen en características fundamentales de la respuesta visual de las neuronas de la corteza visual. Por otra parte, al estimular determinados subconjuntos de neuronas inhibitorias, los astrocitos atenúan la transmisión inhibitoria en las redes corticales.

En conclusión, los resultados del proyecto probaron que los astrocitos controlan el equilibrio entre excitación e inhibición en circuitos nerviosos de la corteza a través del control dual de los impulsos excitatorios e inhibitorios. Los resultados del proyecto han sido presentados en varios artículos en publicaciones científicas de gran prestigio.

Los astrocitos son uno de los temas más interesantes de la neurociencia actual. Durante la primera fase de la iniciativa, los socios de NEUGLIANET han logrado avances significativos relacionados con la caracterización de la actividad de los astrocitos durante el procesamiento de la información sensorial en la corteza visual.

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