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Microscopios diminutos revelan una función oculta de las células del sistema nervioso

29 de abril, 2016
Astrocitos

Un microscopio aproximadamente del tamaño de un centavo está dando a los científicos una nueva aproximación a la actividad cotidiana de las células que están dentro de la médula espinal. Esta innovadora tecnología reveló inesperadamente que los astrocitos – células del sistema nervioso que no conducen señales eléctricas y han sido tradicionalmente consideradas de apoyo- reaccionan ante sensaciones intensas.

El nuevo microscopio miniaturizado y otros métodos de imagen relacionados, descritos por los científicos del Instituto Salk el 28 de abril en Nature Communications, ofrecen una visión sin precedentes de la función del sistema nervioso y podría conducir a nuevos tratamientos para el dolor de las lesiones de médula espinal, para la picazón crónica y enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica(ALS).

La médula espinal es crucial para detectar y responder al mundo. A veces incluso funciona de forma independiente al cerebro, como cuando la mano retrocede de una estufa caliente antes de que la sensación haya sido registrada por completo. Pero no se sabe exactamente cómo las células dentro de la médula espinal codifican estas y otras sensaciones de la piel u órganos internos.

En este nuevo estudio, el autor principal, Axel Nimmerjahn, profesor asistente en Salk’s Waitt Advanced Biophotonics Center, y su equipo, mejoraron los microscopios miniaturizados que describieron por primera vez en 2008. La nueva versión de los investigadores -que cuenta con numerosas mejoras de hardware y software- les permitió visualizar los cambios de la actividad celular en ratones despiertos.

Durante mucho tiempo, los investigadores han soñado con ser capaces de registrar los patrones de actividad celular de la médula espinal de un animal despierto. Además de eso, ahora podemos hacer esto en un animal que se comporta libremente, lo cual es muy emocionante“, dice otro de los autores, Kohei Sekiguchi, investigador de Salk y estudiante de doctorado de la Universidad de California, San Diego.

La mayor parte del trabajo previo del equipo de Salk se centró en utilización de los microscopios para observar los cerebros de los animales vivos. La médula espinal, por el contrario, presenta un desafío más grande por varias razones. A diferencia del cerebro, por ejemplo, la médula espinal está rodeada de numerosas vértebras que se mueven de forma independiente. La médula espinal está también más cerca de los órganos palpitantes (corazón y pulmones), lo que puede obstaculizar una visión estable de las células que están dentro. Sin embargo, mediante el desarrollo de nuevos enfoques informáticos, de microscopía y procedimentales, el equipo fue capaz de superar estos desafíos y capturar la acción de las células vivas en tiempo real y durante movimientos intensos.

En el nuevo trabajo, el grupo encontró que distintos estímulos – tales como el tacto o la presión ligera – activan diferentes subconjuntos de neuronas sensoriales. También observaron que ciertas características, como la intensidad o duración de un estímulo dado, se reflejan en la actividad de las neuronas.

Para sorpresa del equipo, los astrocitos, que tradicionalmente se han considerado células pasivas de ayuda, también responden a los estímulos (aunque de manera diferente que las neuronas). Aunque los astrocitos no pueden enviar señales eléctricas como las neuronas, generan sus propias señales químicas de una manera coordinada durante estímulos intensos.

Nimmerjahn está muy entusiasmado con este resultado porque su grupo tiene un gran interés en entender a los astrocitos y comprender su papel en la función del sistema nervioso y las enfermedades. Estas células están siendo cada vez más valoradas como actores que tiene un papel importante en la forma en que el sistema nervioso opera y se desarrolla y podrían servir como nuevos y prometedoras diana farmacológicas, dice.

Ahora no sólo podemos estudiar el procesamiento sensorial normal, sino también ver contextos de enfermedades como las lesiones de médula espinal y cómo afectan realmente los tratamientos a las células“, dice Nimmerjahn.

Actualmente el equipo está trabajando en ver cómo registrar de forma simultánea la actividad cerebral relacionada con el contacto o el dolor y de la médula espinal, utilizando iteraciones adicionales de los microscopios miniaturizados, lo que les permite controlar y manipular múltiples tipos de células con una resolución más alta.
..Susana Calvo