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Guiado de dendritas: desde el ojo del lego

Me estoy interesando por el tema de cómo se guían las dendritas y los axones de las neuronas en el cerebro. En término último son éstos procesos los que determinan todo nuestro comportamiento, y un cierto conocimiento ofrece nuevos puntos de vista de cómo funciona el conjunto del cerebro.

Básicamente una neurona se compone de tres partes: las dendritas, habitualmente numerosas y cortas fibras que conectan con neuronas cercanas; el soma o cuerpo de la neurona; y el axón, una fibra más larga que comunica con otras neuronas. El orden en el que se comunica la información es dendritas -> soma -> axón. Para información más gráfica: BASES FISIOLÓGICAS DE LA CONDUCTA Y COGNICIÓN. Lo habitual es hablar de neuronas piramidales de la corteza cerebral, y será el caso del que hable de aquí en adelante. Estas neuronas presentan un axón largo y una nubecita de dendritas y se desperdigan por toda la corteza con las dendritas hacia el exterior del cerebro y el axón hacia el interior, cruzando la sustancia blanca que separa el córtex de todo lo demás. Cabe reseñar que el crecimiento de un axón es de 5 milímetros al día, mientras el de una dendrita es de 0,15-0,35 milímetros al día. Esto implica que en cierto modo los procesos que guían son distintos, pudiendo los axones producir efectos de adaptación y aprendizaje, y as dendritas establecer el desarrollo del cerebro.

Hasta hace poco no se sabía de cómo se desarrollaba una neurona piramidal. Ahora, los estudios de Polleux y Ghosh han identificado una señal química que explica su forma. A través de una larga ristra de experimentos de gran belleza publicados en Nature en el 2000, llegan a los siguientes resultados:

- Existe una señal química que atrae a las dendritas: Semaphorin 3A. Ésta señal se dispensa desde la última capa de la corteza y ésto explica la dirección de las dendritas. Si pones una fuente de Semaphorin 3A en otro punto, las dendritas la seguirán fielmente creciendo hacia ella. Si eliminas la fuente de Semaphorin 3A, las dendritas crecen aleatoriamente formando un gurruño.

- Si situas una protoneurona en alguna capa de la corteza, se diferenciará formando una neurona piramidal mediante la atracción creada por la señal química. Esto no ocurre si la neurona se sitúa en la sustancia blanca. Aun así, si se coloca parte de la corteza productora de Semaphorin 3A sobre un cultivo de neuronas en sustancia blanca, sus dendritas serán guiadas hacia esa corteza. La señal química se halla presente en disolución, y guía el proceso de crecimiento de las dendritas gracias a que presenta un gradiente: la concentración de Semaphorin 3A aumenta en la dirección "correcta". Si añades una cantidad X de Semaphorin 3A en los alrededores de la neurona, sus dendritas crecen aleatoriamente.

- Semaphorin 3A actúa sobre un receptor químico presente en toda la neurona, tanto en las dendritas como en los axones: Neuropilin-1. Si eliminas el receptor, el crecimiento de las dendritas vuelve a ser aleatorio. Esto también es cierto para los axones, que curiosamente son repelidos por el mismo producto.

- ¿Cómo puede una única señal que actúa sobre un único tipo de receptor producir conductas inversas en las dendritas y los axones? La respuesta se encuentra en una tercera sustancia que se distribuye asimétricamente en el interior de la neurona, la "soluble guanylate cyclase" (la verdad es que no sé traducir "eso", también conocido como SGC para los amigos). Al introducir una nueva neurona en la corteza, la SGC se comienza a diferenciar en su interior aún antes de producir las dendritas. Eliminar el SGC no elimina las dendritas, sino que éstas siguen creciendo con normalidad, sólo que en direcciones aleatorias. Curiosamente, eliminando el SGC los axones siguen guiándose correctamente hacia la sustancia blanca, de modo que sobre éstos actuará más de una sustancia.

No sé a vosotros, pero a mí todo esto me hace imaginar cómo crecerían las raíces de las plantas buscando nutrientes. Los mecanismos son a fin de cuentas sencillos, interactuarán con otro montón de sustancias y tal, pero su funcionamiento básico es simple: sigue la señal por un lado, y huye de ella por el otro. La señalización y su complejidad es un tema muy importante para ver cómo se integra el desarrollo de la corteza con la experiencia ambiental. ¿Pueden los procesos de guiado y ramificación de dendritas responder a otras señales dependientes de la experiencia? Creo que este planteamiento se propone en el artículo de Quartz y Sejnowski que comentaré próximamente y publicado en Behavioral and Brain Sciences titulado: The neural basis of cognitive development: A constructivist manifesto.

2003-10-04 | Ctugha | 6 Comentarios | Enlázame | Imprímeme

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Comentarios

1
De: Dr_Faustus Fecha: 2003-10-04 03:59

¿Está disponible en la web "The neural basis of cognitive development: A constructivist manifesto"?



2
De: Ctugha Fecha: 2003-10-04 04:37

Anda, pues sí que está. Tienes dos versiones, la publicada por la BBS y un borrador que incluye enlaces. Eso sí, ninguno posee las 30 páginas de comentarios publicados en formato "open peer review" y el reply de Quartz y Sejnowski :O



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