Los investigadores han desarrollado un nuevo método para congelar células cerebrales de tal manera que apaguen la señal, lo que significa que los procesos que generalmente ocurren demasiado rápido para ser vistos pueden estudiarse en detalle y tal vez proporcionar pistas para tratar enfermedades como la enfermedad de Parkinson, donde esta señal está alterada.
El procedimiento, llamado «zap-and-freeze», implica aplicar descargas eléctricas a las células cerebrales y congelarlas en milisegundos, bajo alta presión. Aquí, investigadores dirigidos por un equipo de la Facultad de Medicina Johns Hopkins en EE. UU. probaron este método en células cerebrales de ratones y humanos.
Estos experimentos revelaron los detalles funcionales de las sinapsis involucradas en la comunicación entre neuronas y las vesículas que contienen los mensajes químicos que se entregarán. Estas interacciones son importantes para todo, desde la memoria hasta el aprendizaje.
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«Este método tiene el potencial de revelar información sólida y de alta resolución sobre el tráfico de membranas sinápticas en cortes de cerebro humano», escriben Chelsy Eddings, neurocientífica de Johns Hopkins, y sus colegas en su artículo publicado.
En particular, los investigadores observaron que la endocitosis funciona: el proceso de reciclaje elimina las vesículas usadas y crea otras nuevas, listas para enviar más mensajes a las neuronas.
Los investigadores han encontrado evidencia de endocitosis ultrarrápida, que ocurre en menos de 100 milisegundos, en ratones y cortes de cerebro humano, conservados de tal manera que las células conservan la mayor parte de su estructura y función normales.
El equipo también identificó una proteína llamada dynamin1xA como importante en este proceso de endocitosis.
Al descubrir esta información por primera vez en células cerebrales donadas por personas que han sufrido lesiones cerebrales, los científicos ahora comprenden mejor los procesos que fallan en las enfermedades cerebrales.
Además, es alentador que los resultados sean muy consistentes entre animales y humanos: los hallazgos apoyan la idea de que los ratones son modelos útiles para la investigación del cerebro humano.
«Nuestra investigación muestra que el mecanismo molecular de la endocitosis ultrarrápida se conserva entre las células cerebrales de ratones y humanas», afirma el biólogo celular Shigeki Watanabe, de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
La técnica de «zap-and-freeze» es sólo uno de los muchos métodos que los neurocientíficos están desarrollando recientemente para tomar fotografías de sinapsis activas en células vivas.
Cuando se trata de la enfermedad de Parkinson, saber exactamente cómo interactúan las sinapsis y las vesículas debería ayudar a arrojar luz sobre lo que podría estar fallando en el cerebro de la persona con Parkinson y cómo solucionarlo.
Aún queda un largo camino por recorrer, pero sabemos que las neuronas del cerebro mueren a medida que avanza el Parkinson, y se cree que la muerte celular está relacionada de alguna manera con sinapsis defectuosas. Sin embargo, el Parkinson es una enfermedad compleja y no es fácil eliminar los efectos de la enfermedad de la fuerza impulsora.
A continuación, los investigadores esperan obtener muestras de tejido, con consentimiento, de pacientes de Parkinson que se someten a procedimientos cerebrales invasivos. Esas muestras pueden mostrar cómo varía la actividad de las vesículas en el cerebro afectado por la enfermedad.
Como el Parkinson ya afecta a millones de personas en todo el mundo y se espera que sea aún más común en los próximos años, técnicas como «zap-and-freeze» podrían ser valiosas para mapear la actividad cerebral a pequeña escala y en períodos de tiempo muy cortos.
«Esperamos que este nuevo método de visualización de la dinámica de la membrana sináptica en muestras de tejido cerebral vivo pueda ayudarnos a comprender las similitudes y diferencias entre modelos no nativos de la enfermedad», dice Watanabe.
Investigación publicada en Neurona.
