Investigadores del Colegio de Medicina Albert Einstein (AECM, por sus siglas en inglés) en Nueva York, han reunido el primer diagrama de cableado completo del sistema nervioso de un animal. El estudio, que se centró en el gusano redondo Caenorhabditis elegans, revela algunas diferencias significativas entre los especímenes masculinos y femeninos.

El logro marca un hito importante en el campo de la conectómica, la rama que se especializa en la producción de mapas completos del cerebro o del sistema nervioso para identificar las conexiones nerviosas específicas responsables de varias conductas.

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Completando un trabajo previo

Los expertos teorizan que algunos trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la esquizofrenia y el autismo, son problemas causados ​​por conexiones defectuosas. Esta hipótesis se ve reforzada por el descubrimiento de que varios trastornos mentales están asociados con mutaciones en genes que se cree que determinan la conectividad neuronal.

Los diagramas incluyen todas las conexiones entre neuronas individuales, conexiones de neuronas a los músculos y otros tejidos del gusano, así como sinapsis entre las células musculares.

La conectómica tiene el potencial de ayudarnos a comprender la base de algunas enfermedades mentales, posiblemente sugiriendo vías para el desarrollo de novedosas terapias.

Un adulto C. elegans crece hasta un milímetro de longitud y contiene aproximadamente 1.000 células que conforman un sistema nervioso simple con unos pocos cientos de neuronas. Esto hace que el gusano redondo sea uno de los mejores modelos animales para comprender el cerebro humano, que es miles de millones de veces más complejo.

El laboratorio del difunto biólogo británico Dr. Sydney Brenner publicó el primer mapa del sistema nervioso de C. elegans en 1986, después de analizar miles de micrografías electrónicas del gusano redondo.

Diagramas completos

Utilizando un software especialmente desarrollado para esta nueva investigación, el equipo combinó nuevas micrografías electrónicas de lombrices intestinales con las utilizadas por el Dr. Brenner para crear diagramas de cableado completos de animales adultos de ambos sexos de C. elegans. Los diagramas incluyen todas las conexiones entre neuronas individuales, conexiones de neuronas a los músculos del gusano y otros tejidos, así como sinapsis entre las células musculares.

El gusano redondo C. elegans también fue el primer organismo multicelular en tener su genoma completo secuenciado.

El doctor Scott Emmons, autor principal del estudio y profesor de Genética en el Departamento de Neurociencia del AECM, se refirió a los resultados de la investigación y explicó:

“La estructura del ADN reveló cómo funcionan los genes, y la estructura de las proteínas reveló cómo funcionan las enzimas. Ahora, la estructura del sistema nervioso está revelando cómo se comportan los animales y cómo las conexiones neuronales anómalas pueden causar enfermedades”.

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Si bien las vías sinápticas en los dos sexos son sustancialmente similares, varias de las sinapsis difieren en su fuerza, lo que proporciona una base para comprender las conductas específicas del sexo.

Estas redes conectadas sirven como puntos de partida para descifrar el control neuronal del comportamiento de C. elegans. Dado que el sistema nervioso de lombrices intestinales contiene muchas de las mismas moléculas que el sistema nervioso humano, lo que aprendemos acerca de las primeras nos puede ayudar a entender las últimas.

Referencia: Whole-animal connectomes of both Caenorhabditis elegans sexes. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1352-7

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