Inteligencia biológica

Penetramos en la materia oscura del cerebro

Las sinapsis eléctricas son esenciales para ciertas funciones cerebrales

Penetramos en la materia oscura del cerebro
3
Se lee en minutos
MPG/T21

El cerebro tiene una especie de materia oscura formada por las sinapsis eléctricas, que conectan a las neuronas directamente y de las que apenas se conoce nada. Ahora sabemos que son esenciales para ciertas funciones cerebrales.

Forman parte del cerebro de casi todas las especies animales, pero por lo general permanecen invisibles incluso bajo el microscopio electrónico. "Las sinapsis eléctricas son como la materia oscura del cerebro", dice Alexander Borst, director del Instituto Max Planck para la Inteligencia Biológica, que investiga las estrategias que emplean los sistemas vivos para resolver problemas.

Ahora, un equipo de su departamento ha analizado más de cerca este componente del cerebro rara vez explorado: en el cerebro de la mosca de la fruta Drosophila, pudieron demostrar que las sinapsis eléctricas ocurren en casi todas las áreas del cerebro y pueden influir en la función y la estabilidad individual de las células nerviosas.

Las neuronas se comunican a través de sinapsis, pequeños puntos de contacto en los que los mensajeros químicos transmiten un estímulo de una célula a la siguiente. Podemos recordar esto de la clase de biología.

Sinapsis eléctricas

Sin embargo, esa no es toda la historia. Además de las sinapsis químicas comúnmente conocidas, existe un segundo tipo de sinapsis poco conocido: la sinapsis eléctrica, mucho más raras y difíciles de detectar con los métodos actuales.

Eso significa que las neuronas se comunican a través de dos tipos de sinapsis fundamentalmente diferentes. En las sinapsis químicas, los neurotransmisores liberados de los sitios presinápticos activan los receptores en las neuronas postsinápticas, lo que conduce a la apertura directa de los canales iónicos o al inicio de cascadas de señalización intracelular.

Sin embargo, las sinapsis eléctricas consisten en proteínas de uniones comunicantes formadoras de canales, que permiten un flujo de iones directo y bidireccional entre dos células conectadas.

Conexiones directas

Eso significa que una sinapsis eléctrica conecta dos neuronas directamente, lo que permite que la corriente eléctrica que utilizan las neuronas para comunicarse fluya de una célula a otra sin desvíos.

La cuestión es que, en la mayoría de los cerebros de los animales, no sabemos todavía ni siquiera cosas básicas, como dónde ocurren exactamente las sinapsis eléctricas o cómo influyen en la actividad cerebral, explica otro de los investigadores, Georg Ammer.

Excepto en los equinodermos, como las estrellas de mar, este tipo particular de sinapsis ocurre en el cerebro de todas las especies animales estudiadas hasta ahora. "Por lo tanto, las sinapsis eléctricas deben tener funciones importantes: ¡simplemente no sabemos cuáles!" dice Georg Ammer.

Distribución en el cerebro

Para rastrear estas funciones, Ammer y sus dos colegas, Renée Vieira y Sandra Fendl, etiquetaron un importante bloque de construcción de proteínas de las sinapsis eléctricas.

En el cerebro de las moscas de la fruta, pudieron demostrar que las sinapsis eléctricas no ocurren en todas las células nerviosas, sino en casi todas las áreas del cerebro.

Al apagar selectivamente las sinapsis eléctricas en el área del procesamiento visual, los investigadores pudieron demostrar que la reacción de las neuronas afectadas a ciertos estímulos es mucho más débil.

Además, sin sinapsis eléctricas, algunos tipos de células nerviosas se volvieron inestables y comenzaron a oscilar espontáneamente.

Importantes para todo

"Los resultados sugieren que las sinapsis eléctricas son importantes para diversas funciones cerebrales y pueden desempeñar papeles funcionales muy diferentes, según el tipo de neurona", resume Ammer. "Estas sinapsis, añade, por lo tanto, también deberían integrarse en los estudios de conectoma".

El conectoma es un mapa de todas las neuronas y sus conexiones en un cerebro o área cerebral. A menudo, esta información se reconstruye a partir de imágenes de microscopio electrónico, donde las sinapsis eléctricas son en gran parte invisibles.

Noticias relacionadas

Cómo estos pueden integrarse en las investigaciones del conectoma y qué otros secretos guardan las sinapsis eléctricas, es tema de estudios adicionales.

Referencia

Anatomical distribution and functional roles of electrical synapses in Drosophila. Georg Ammer et al. Current Biology, April 05, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.03.040