Los gusanos disponen de una red wifi para comunicar neuronas distantes sin necesidad de cables

Las neuronas de los gusanos disponen de una especie de red wifi que permite la comunicación a distancia entre ellas sin necesidad de cableado ni de sinapsis. El primer mapa de señales nerviosas inalámbricas revela cómo se pueden controlar las emociones y el comportamiento.

Los científicos han descubierto que las células nerviosas del gusano Caenorhabditis elegans pueden comunicarse entre sí a través de una red inalámbrica de moléculas llamadas neuropéptidos, además de las conexiones físicas conocidas como sinapsis. El cerebro de estos gusanos solo tiene 302 neuronas, pero sus células nerviosas muestran unas habilidades para comunicarse entre ellas que asombran a los científicos.

Las sinapsis son los espacios a través de los cuales las neuronas se comunican entre ellas. Los impulsos nerviosos se transmiten habitualmente a la célula vecina por medio de sustancias químicas que se llaman neurotransmisores. La neurona libera los neurotransmisores y otra célula del otro lado de la sinapsis los recibe.

Sin embargo, dos nuevos estudios muestran cómo los mensajes entre neuronas pueden pasar entre células a distancias más largas, a través de una red nerviosa "inalámbrica" propia de las neuronas del C. Elegans.

Este hallazgo revela una nueva dimensión de la organización y la función de la red nerviosa, que podría tener implicaciones para el aprendizaje, la memoria y el comportamiento de estos animales.

Cadenas de aminoácidos

Los neuropéptidos son pequeñas cadenas de aminoácidos que se liberan por una neurona y son captados por otra a cierta distancia, activando unos receptores específicos llamados GPCRs (receptores acoplados a proteínas G).

Los neuropéptidos son abundantes y diversos en el sistema nervioso de C. elegans, con más de 250 secuencias predichas, pero la mayoría de sus funciones y receptores son desconocidos.

Los dos estudios, publicados en Nature y en Neuron, respectivamente, han logrado mapear por primera vez la red completa de comunicación de neuropéptidos en C. elegans, identificando las interacciones entre los neuropéptidos y sus receptores GPCR.

Para ello, los investigadores utilizaron un método de farmacología inversa, que consiste en probar sistemáticamente todos los posibles pares de neuropéptidos y GPCRs y medir la respuesta celular.

Densa conectividad

Los resultados muestran una conectividad densa y compleja que se ve muy diferente del diagrama de cableado anatómico de C. elegans, que muestra solo las conexiones sinápticas.

Los autores encontraron 461 pares de neuropéptido-GPCR, de los cuales 68 GPCRs eran huérfanos, es decir, no se conocía su ligando natural.

Además, muchos neuropéptidos pueden activar varios receptores, y muchos receptores pueden ser activados por varios neuropéptidos, lo que sugiere una codificación combinatoria de la señalización peptidérgica.

Los autores también analizaron la evolución y la conservación de los neuropéptidos y sus receptores, comparando las secuencias de C. elegans con las de otros animales bilaterales.

Funciones universales

Descubrieron que al menos 14 sistemas peptidérgicos se han conservado a lo largo de la evolución, lo que indica que tienen funciones importantes y universales. Algunos ejemplos son los neuropéptidos relacionados con la insulina, la oxitocina, la vasopresina, la somatostatina y la sustancia P.

Estos estudios proporcionan una base para el análisis sistemático de la red peptidérgica en C. elegans y otros organismos, y abren nuevas vías para explorar el papel de los neuropéptidos en la regulación de la actividad neuronal, las emociones y el comportamiento.

Los autores esperan que sus hallazgos contribuyan a una mejor comprensión de los mecanismos moleculares y celulares que subyacen a la complejidad y la plasticidad de la red nerviosa.

Referencias

Neural signal propagation atlas of Caenorhabditis elegans. Francesco Randi et al. Nature volume 623, pages406–414 (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06683-4

The neuropeptidergic connectome of C. elegans. Lidia Ripoll-Sánchez et al. Neuron, november 06, 2023. DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.09.043