Los investigadores arrojan luz sobre las actividades neuronales anormales causadas por el deterioro de la mielina

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Revisado por Kate Anderton, B.Sc. (Editor) La base del circuito neuronal para las tareas de aprendizaje motor cuando la mielinización está alterada ha sido iluminada por primera vez por una colaboración internacional de equipos universitarios de investigación.

También lograron compensar el proceso de aprendizaje motor alterado al combinar acciones apropiadas con la foto-simulación cerebral para promover la sincronización de las actividades neuronales. Esto podría contribuir a futuros tratamientos para enfermedades neurológicas y psiquiátricas en las que la función de la sustancia blanca se ve afectada.

La investigación fue realizada por el profesor asistente Daisuke Kato y el profesor Hiroaki Wake (Escuela de Graduados de Medicina de la Universidad de Kobe, Japón), el profesor Junichi Nabekura (Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas, Japón), el Dr. R Douglas Fields (Institutos Nacionales de Salud, EE. UU.) ) y el profesor Masanori Matsuzaki (Facultad de Medicina de la Universidad de Tokio, Japón).

Los resultados se publicaron por primera vez en la revista ‘ GLIA ‘.

Introducción:

La mielina es una vaina que se forma alrededor de los axones, regulando la velocidad de los impulsos eléctricos y transmitiéndolos eficientemente entre las neuronas. Los paquetes mielinizados actúan como cables para conectar regiones distantes del cerebro.

Una vez que se altera la mielinización o se daña la mielina, la propagación de los impulsos en las neuronas se ralentiza o se desregula. Esta regulación alterada se ha relacionado con la actividad anormal en las poblaciones neuronales, lo que resulta en déficits de aprendizaje y envejecimiento (particularmente en la demencia y la enfermedad de Alzheimer).

Los cambios resultantes en la sustancia blanca se han observado en las imágenes de resonancia magnética de pacientes con Alzheimer. Sin embargo, todavía se entiende poco cómo afecta exactamente la mielinización afectada las propiedades del circuito del cerebro que son importantes para el aprendizaje y la cognición.

Esta investigación demostró que la mielinización alterada causa una transmisión de impulso eléctrico no coordinada o asincrónica entre las neuronas. Se demostró que la alteración de la mielinización tiene un efecto adverso sobre el aprendizaje motor en ratones, lo que sugiere que las transmisiones coordinadas son vitales para un aprendizaje efectivo.

Metodología de investigación:

La actividad de la población de neuronas en la corteza motora primaria de ratones con alteraciones de mielina se midió durante una actividad de aprendizaje motor usando microscopía in vivo de dos fotones. Se insertaron ratones con placas para la cabeza en las cámaras corporales. Los ratones fueron entrenados para tirar y sostener una palanca que dispensaría gotas de agua.

El comportamiento del mouse fue monitoreado por una cámara de video infrarroja. En las primeras etapas del entrenamiento no hubo diferencias en el rendimiento entre los ratones con mielina y los ratones de control. Sin embargo, en la etapa posterior del entrenamiento, los ratones con mielina tenían una tasa de éxito más baja en la realización de la tarea, aunque la cantidad de intentos fue similar. Aunque esto sugiere que sus niveles de motivación fueron los mismos, el déficit de mielina dificultó que los ratones mejoraran su desempeño en esta tarea.

Mediante el análisis de la actividad de las neuronas de los ratones con mielina, mostraron que la actividad asincrónica en los axones talamocorticales se correlacionaba con el rendimiento de la tarea deteriorada. Los axones talamocorticales son fibras nerviosas que conectan el tálamo y la corteza cerebral del cerebro que transportan la información de las células nerviosas.

La estimulación eléctrica de la corteza motora (área de salida) durante la tarea de extracción de palanca se utilizó para promover la actividad sincrónica de las neuronas en la corteza motora y para tratar de compensar el rendimiento de los ratones. Esto promovió la actividad sincrónica en los axones talamocorticales durante el aprendizaje y mejoró la tasa de éxito de los ratones con deterioro de la mielina.

Conclusiones:

Los resultados de esta investigación ilustran cómo la actividad patológica del circuito neuronal se ve afectada por la mielinización alterada. Los resultados también sugieren que puede ser posible emparejar la simulación cerebral no invasiva con comportamientos relevantes para corregir anormalidades cognitivas y conductuales en las primeras etapas de enfermedades con sustancia blanca alterada.

Fuente: Universidad de Kobe

Referencia del diario: Kato, D. y col . (2019) El aprendizaje motor requiere mielinización para reducir la asincronía y la espontaneidad en la actividad neuronal. Glía . doi.org/10.1002/glia.23713 .

Vía: News-medical


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