Los astrocitos son un tipo de células que están presentes en el sistema nervioso central. Los expertos suelen resaltar que su función principal es apoyar y mantener el entorno alrededor de las neuronas.
Pero un descubrimiento podría cambiar esa visión, al plantear que los astrocitos también coordinan la actividad de redes cerebrales completas. El hallazgo, que se publicó en la revista Cell, fue realizado por investigadores que trabajan en Francia y Suiza.
Los científicos demostraron que los astrocitos integran señales de varias neuronas y actúan como conductores inesperados de la orquesta cerebral.
Este papel va mucho más allá de lo que se creía y abre nuevas posibilidades para entender cómo funciona el cerebro y cómo se originan ciertos trastornos neurológicos.
El trabajo fue realizado por equipos de la Universidad de Lausana (Unil) y la Universidad de Ginebra en Suiza.
También contaron con la colaboración de científicos del Instituto Nacional de la Salud y la Investigación Médica de Francia (Inserm) y Instituto de Neurociencia de Grenoble en Francia. Todos fueron dirigidos por Andrea Volterra y Karin Pernet-Gallay.
Los resultados tienen implicancias profundas para la neurociencia. Si los astrocitos pueden coordinar redes enteras de neuronas, podrían estar involucrados en funciones cognitivas superiores como la memoria, la toma de decisiones y las emociones.
Además, su papel en enfermedades neurodegenerativas podría ser mucho más relevante de lo que se pensaba, lo que abre nuevas vías para el desarrollo de tratamientos.
En diálogo con Infobae, la científica Laura Morelli, investigadora en neurociencias del Conicet en la Fundación Instituto Leloir opinó que el trabajo publicado en Cell es muy interesante por usan técnicas microscópicas de superresolución que no se habían empleado antes".
Además, resaltó que los resultados “ayudan a interpretar mejor algunos procesos claves de la neurobiología y ampliar el conocimiento sobre las funciones de los astrocitos”.
Qué son los astrocitos
Los astrocitos son células gliales, es decir, células que no son neuronas pero que forman casi la mitad del cerebro.
Su nombre proviene de su esqueleto en forma de estrella, aunque su aspecto real se parece más a una nube con filamentos que se extienden entre las neuronas, los vasos sanguíneos y otras células.
Esta estructura les permite insertarse en los espacios más pequeños del cerebro. Cada astrocito está en contacto con varias neuronas y más de 100.000 sinapsis.
Desde la década de 1990, los científicos sospechaban que los astrocitos participaban activamente en la transmisión de información, al usar el calcio como mensajero químico.
El calcio puede desencadenar reacciones dentro de la célula, como la liberación de sustancias que modulan la actividad sináptica.
Para que estas señales de calcio ocurran, los astrocitos cuentan con una estructura interna llamada "retículo endoplásmico".
Esta estructura almacena y libera calcio cuando es necesario. Sin embargo, hasta ahora no se entendía bien cómo funcionaban estas señales en las zonas más pequeñas de los astrocitos, justo donde tocan las sinapsis, porque son muy difíciles de observar.
Los investigadores de Suiza y Francia se propusieron averiguar si los astrocitos solo actuaban sobre una sinapsis o si podían integrar señales de varias neuronas a la vez y coordinar la actividad de redes cerebrales completas.
Qué técnicas utilizaron
Para investigar, el equipo combinó dos técnicas avanzadas: la microscopía electrónica volumétrica de resolución nanoscópica y una técnica óptica desarrollada especialmente.
“Desarrollamos esta técnica específicamente para este estudio, para poder visualizar los cambios de calcio en volúmenes muy pequeños”, explicó Nicolas Liaudet, ingeniero de la Universidad de Ginebra y coautor del estudio.
Estas herramientas permitieron observar las "leaflets", que son unas prolongaciones especializadas de la membrana de los astrocitos, en su entorno real.
Miden menos de 250 nanómetros y contienen fragmentos del retículo endoplásmico y la maquinaria molecular necesaria para generar señales de calcio.
No tienen mitocondrias, pero sí están lo bastante cerca de las sinapsis como para captar sus señales y están conectadas entre sí por túneles llamados "uniones gap".
El equipo demostró que, cuando una sinapsis cercana se activa, se libera una pequeña cantidad de calcio en la “leaflet” correspondiente. Una sola de ellas puede integrar señales de al menos diez neuronas diferentes.
Cuando varias neuronas se activan a la vez, la “leaflet” libera más calcio, lo que a su vez promueve la liberación de factores que regulan la comunicación entre las sinapsis que envuelve.
Para confirmar el origen de estas señales, los investigadores eliminaron genéticamente parte de la maquinaria molecular responsable de la señalización de calcio en los astrocitos.
Así comprobaron que las señales de calcio nacen en las “leaflets” como respuesta directa a la actividad sináptica.
El doctor Volterra describió a través de un comunicado a las “leaflets” como “torres de control bioquímicas, independientes del resto del astrocito. Parecen estar ahí para vigilar y coordinar la información que viaja en cada trayectoria sináptica según un plan de nivel superior”.
En tanto, Karin Pernet-Gallay, directora de la Plataforma de Microscopía Electrónica del Instituto de Neurociencias de Grenoble y co-directora del estudio, destacó la importancia de la colaboración entre técnicas: “Nuestra sinergia metodológica fue clave para alcanzar este nuevo nivel de comprensión”.
El estudio también mostró que la actividad de los astrocitos se correlaciona con las señales neuronales en las sinapsis y que se amplifica cuando varias neuronas están activas al mismo tiempo.
Esto sugiere que los astrocitos pueden actuar como controladores a gran escala de la actividad cerebral, no solo como reguladores locales.
Las conclusiones del trabajo abren la puerta a una visión de los astrocitos como elementos computacionales activos del cerebro.
“Hemos demostrado por primera vez que los astrocitos no se limitan a responder a una sola sinapsis, sino que pueden integrar señales de circuitos neuronales enteros. Esto abre la puerta a nuevas funciones cognitivas llevadas a cabo por estas células gliales”, sostuvo Volterra.
El equipo científico planea ahora investigar cómo los astrocitos participan en la memoria y en la degeneración neurocognitiva, como ocurre en el Alzheimer.
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