Migración Neuronal: Una “Puerta Corredera” para el Futuro del Cerebro

Artículo original: Neuronal Migration: A “Sliding Door” for the Future of the Brain , Ilaria Vitali

Traducido por Sebastián Martínez

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¿Alguna vez te has preguntado cómo cada célula de nuestro cuerpo llega a su lugar correcto? Es aún más asombroso cuando te das cuenta de que nuestro cuerpo se forma a partir de solo dos células que fusionan su herencia genética para eventualmente producir unas 37.2 billones de células, cada una de las cuales encuentra su posición adecuada para llevar a cabo sus funciones. Podemos intentar responder a esta pregunta reduciéndola al cerebro, uno de los órganos más intrincados de nuestro cuerpo. Durante las últimas décadas, varios grupos de investigación han estudiado cómo nacen las neuronas, cómo alcanzan su posición y cómo se conectan entre sí. Después de su nacimiento a partir de células progenitoras (es decir, células con la capacidad de producir diferentes tipos restringidos de células, en este caso neuronas y astrocitos), las neuronas primero necesitan encontrar su lugar correcto para asentarse. Según su lugar de nacimiento y su destino final previsto, aprovecharán diferentes medios de transporte, siguiendo diferentes rutas para llegar a la estructura a la que están destinadas, en un proceso llamado migración neuronal. Este proceso del desarrollo representa una “puerta corredera” importante, donde las decisiones que se toman en cada paso determinan el destino de estas células y, por lo tanto, de todo el cerebro.

«Este proceso del desarrollo representa una “puerta corredera” importante, donde las decisiones que se toman en cada paso determinan el destino de estas células y, por lo tanto, de todo el cerebro.»

La neocorteza de los mamíferos es la capa más externa y una de las estructuras más complejas del cerebro, donde se ubican las funciones cognitivas superiores. La neocorteza está formada por varios grupos diferentes de células, incluidos dos tipos diferentes de neuronas. El tipo de neuronas más abundante en la neocorteza son las neuronas excitatorias, cuya función principal es contactar y activar otras neuronas, permitiéndolas transmitir la información que transportan. La migración de neuronas excitatorias se ha estudiado ampliamente. Para ayudarnos a comprender este proceso, imaginemos que un empleado necesita tomar un tren para llegar a su lugar de trabajo a tiempo para realizar sus tareas diarias. En el caso de la migración neuronal, nuestro empleado representa la neurona excitatoria recién nacida, y la glía radial sería el tren que lleva a la neurona a su lugar de trabajo adecuado. Las células de la glía radial residen en la base de la neocorteza en desarrollo, en un área específica donde nacen las neuronas, llamada zona ventricular. Extienden una fibra hasta la superficie de la neocorteza en desarrollo, y las neuronas excitatorias recién nacidas trepan a lo largo de esta fibra de andamiaje, que actúa como un ferrocarril, hasta su terminación. Por lo tanto, las neuronas migratorias pasan de largo a las neuronas previamente posicionadas, alcanzan la punta de la fibra de la glía radial y se desprenden para apilarse encima de las neuronas ya migradas y posicionadas. Este proceso es relativamente fácil de visualizar en roedores hoy en día: podemos grabar videos de lapso de tiempo donde las neuronas recién nacidas en la zona ventricular son captadas con microscopios estándares para rastrear todos sus movimientos mientras trepan por la fibra de la glía radial. El ascenso de las neuronas también está controlado por varias moléculas y señales que provienen del entorno circundante. Estudios recientes también han revelado que las neuronas que migran son capaces de percibir no solo señales moleculares, sino también señales eléctricas provenientes de células vecinas que les indican si deben detenerse o continuar su viaje.

¿Qué pasa si una neurona no llega a su lugar correcto? Volvamos a la analogía de nuestro empleado e imaginemos que se sube al tren equivocado y termina en un lugar diferente. Los errores durante el proceso de migración pueden resultar en neuronas permanentemente desplazadas, una característica subyacente a varios trastornos del neurodesarrollo, como la esquizofrenia y la lisencefalia. La lisencefalia, por ejemplo, es una característica típica de los pacientes con mutaciones en el gen que produce la señal molecular conocida como reelina. La reelina determina el final del viaje, de modo que la presencia de esta atrayente molécula hace que las neuronas migratorias se desprendan de la fibra de la glía radial. Cuando la reelina no funciona correctamente, las neuronas que migran no pueden sentir esta atracción y detienen su movimiento y no llegan al final de la fibra de andamio. Esta distribución errónea genera confusión en sus funciones futuras. Si pensamos nuevamente en el empleado que tomó el tren equivocado, es posible que aún pueda realizar las tareas que se suponía que debía hacer, pero no con el mismo apoyo que estaba destinado a recibir si hubiera llegado a su lugar de trabajo. Lo mismo ocurre con su productividad, ya que no será tan eficiente ni alcanzará a toda la red de personas con las que se suponía que debía ponerse en contacto. Esto es lo que sucede en la esquizofrenia, donde es muy probable que las neuronas desplazadas no puedan recibir la información que se suponía que debían recibir, lo que resulta en el envío de instrucciones posiblemente incorrectas a grupos equivocados de neuronas.

¿Y si una neurona llega a su lugar correcto, pero en el momento equivocado? En este caso, nuestro empleado pierde el tren que se suponía que debía tomar y, en cambio, toma el siguiente, lo que lo hace llegar tarde al trabajo. Esto es similar a lo que un grupo de investigadores ha observado recientemente al alterar artificialmente la acción de una proteína llamada Wnt en roedores. Wnt (pronunciado «uint») es importante en las primeras fases de la migración neuronal, actuando como el conductor que hace sonar su silbato antes de que parta el tren.

«Wnt (pronunciado «uint») es importante en las primeras fases de la migración neuronal, actuando como el conductor que hace sonar su silbato antes de que parta el tren.»

Cuando los investigadores inactivaron la función de Wnt durante el comienzo de la migración, las neuronas alcanzaron su posición deseada con un retraso de 24 horas en los roedores (que corresponde a un retraso de aproximadamente 3 semanas en los humanos). Imaginemos si nuestro empleado tiene una reunión muy importante para su futuro profesional y la pierde por llegar tarde. ¡Esto podría cambiar su carrera para siempre! De hecho, este retraso observado en la migración de las neuronas fue lo suficientemente largo como para alterar su conectividad futura, lo que finalmente llevó a que esos roedores exhibieran un comportamiento similar al autismo.

En conjunto, estas investigaciones nos dicen que cada paso en el desarrollo es fundamentalmente importante para permitir que los siguientes pasos sucedan correctamente. Desde su nacimiento, las neuronas se paran constantemente frente a puertas correderas y siguen recibiendo instrucciones sobre si tomar o no el tren detrás de cada puerta específica. Cuando no reciben las instrucciones adecuadas o cuando llegan tarde a una cita preestablecida, las consecuencias podrían afectar no solo el éxito de los siguientes pasos, sino sobre todo, el futuro de todo el cerebro.

¿Cree que los científicos aprenderán a controlar con precisión los procesos de la migración celular? ¡Díganos en los comentarios!

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Escrito por Ilaria Vitali
Ilustrado por Michal Roessler
Traducido por Sebastián Martínez

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Referencias:

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Bocchi, R., Egervari, K., Carol-Perdiguer, L., Viale, B., Quairiaux, C., De Roo, M., et al. (2017). La señalización perturbada de Wnt conduce a un retraso en la migración neuronal, conexiones interhemisféricas alteradas y comportamiento social deteriorado. Nature Communications, 8(1), 1158. http://doi.org/10.1038/s41467-017-01046-w

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Hurni, N., Kolodziejczak, M., Tomasello, U., Badia, J., Jacobshagen, M., Prados, J. y Dayer, A. (2017). La actividad intrínseca celular transitoria regula la migración y el posicionamiento laminar de las neuronas de proyección cortical. Cerebral Cortex (Nueva York, NY: 1991), 27(5), 3052–3063. http://doi.org/10.1093/cercor/bhx059

Kirischuk, S., Sinning, A., Blanquie, O., Yang, J.-W., Luhmann, HJ y Kilb, W. (2017). Modulación del desarrollo neocortical por actividad neuronal temprana: Fisiología y fisiopatología. Frontiers in Cellular Neuroscience, 11, 379. http://doi.org/10.3389/fncel.2017.00379

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Santana, J., & Marzolo, M.-P. (2017). Las funciones de Reelin en el tráfico de membranas y la dinámica citoesquelética: implicaciones para la migración, polarización y diferenciación neuronal. The Biochemical Journal, 474(18), 3137–3165. http://doi.org/10.1042/BCJ20160628

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Autor(es)

Ilaria Vitali

Después de obtener su licenciatura y su maestría en biotecnologías en Milán (Italia), Ilaria se mudó a Suiza, donde obtuvo su doctorado en neurociencias en la Universidad de Ginebra en el 2015, seguido de un breve postdoctorado. Durante su estancia en Ginebra, cultivó un profundo interés por el desarrollo del cerebro junto con los mecanismos genéticos y relacionados con la actividad que impulsan la estructuración de la corteza. Actualmente trabaja como postdoctoranda en el Instituto Max Planck de Neurobiología de Munich (Alemania), donde estudia los mecanismos que subyacen la diversificación de las neuronas inhibitorias en la corteza.

 

 

Author(s)

  • After getting a B.S. and M.S. in Biotechnologies in Milan (Italy), Ilaria moved to Switzerland where she got her PhD in Neurosciences at the University of Geneva in 2015, followed up by a short postdoc. During her time in Geneva, she boosted a deep interest for brain development along with genetic and activity-related mechanisms that drive the build-up of the cortex. She is currently working as a postdoc at the Max Planck Institute of Neurobiology in Munich (Germany), where she studies the mechanisms underlining the diversification of inhibitory neurons in the cortex.

Ilaria Vitali

After getting a B.S. and M.S. in Biotechnologies in Milan (Italy), Ilaria moved to Switzerland where she got her PhD in Neurosciences at the University of Geneva in 2015, followed up by a short postdoc. During her time in Geneva, she boosted a deep interest for brain development along with genetic and activity-related mechanisms that drive the build-up of the cortex. She is currently working as a postdoc at the Max Planck Institute of Neurobiology in Munich (Germany), where she studies the mechanisms underlining the diversification of inhibitory neurons in the cortex.

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