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Buscan describir mecanismos y desarrollo de circuitos neuronales

Mecanismos de remodelación axonal en el desarrollo de las redes neuronales” es el nombre del proyecto Fondecyt Regular que desarrolla el académico Juan Tapia, del Departamento de Ciencias Básicas Biomédicas, de la Facultad de Ciencias de la Salud de nuestra Universidad.

Su trabajo científico contempla el sistema nervioso (SN), la red de tejidos del cuerpo humano cuya unidad básica son las neuronas. Tal sistema tiene como función principal captar y procesar de forma rápida las señales, ejerciendo control y coordinación sobre los demás órganos, para lograr una adecuada, oportuna y eficaz interacción con el medio ambiente cambiante.

Asimismo, las neuronas son células del SN, cuya principal labor es la excitabilidad eléctrica y están especializadas en la recepción de estímulos y conducción del impulso nervioso entre ellas, o con otros tipos celulares, como por ejemplo, las fibras musculares.

CAMBIOS

“Nuestras preguntas y objetivos son bastante simples. Queremos mapear un circuito neuronal. Determinar qué diferencias hay entre el circuito de un bebé y el de un adulto. Luego, identificar cómo se desarrolla (o cambia) este circuito neuronal; y por lo tanto, pasa de inmaduro (bebé) a maduro (adulto). También conocer si hay cambios y determinar el mecanismo detrás de éstos”. Así lo explicó el profesor Tapia, científico responsable de esta investigación que obtuvo financiamiento de Conicyt por los próximos cuatro años.

El académico sostuvo que el SN es considerado el “motor detrás de nuestras vidas”, ya que permite conectarnos con el entorno a través de los sentidos. Sostuvo que el SN también nos hace ser diferentes y únicos, haciendo posible las habilidades de cada persona, y en algunos casos cualidades excepcionales.

“Quizás un ejemplo más cercano es la enorme plasticidad del SN que observamos en los bebés. No hay niño que nazca sabiendo escribir, leer o caminar. Sin embargo, transcurrido de 1 a 4 años, es posible ver la tremenda capacidad del SN: ellos aprenden a caminar y luego logran escribir y leer. Esta capacidad no se detiene y continuamos desarrollándonos”, explicó el académico.

El docente destacó que se busca conocer qué varía a medida que este sistema progresa. “¿Es el número de neuronas el que cambia; son las conexiones sinápticas; cómo y cuándo ocurre este proceso? Lamentablemente, la respuesta a éstas y muchas otras preguntas en neurociencia son por el momento completamente desconocidas”, señaló el profesor Tapia.

CONECTIVIDAD

Respecto a su hipótesis de investigación, precisó que cada neurona se comunica a través de extensas conexiones llamadas axones, que son prolongaciones filiformes que surgen desde cada neurona y se prolongan en una ramificación que está en contacto con otras células (musculares, glandulares, etc.), por las cuales circulan los impulsos nerviosos.

Para conocer más detalles del SN, el proyecto considera construir “mapas” de los circuitos neuronales. Con esto se busca identificar neuronas, sus axones y sus conexiones sinápticas. “Y estamos en ello, generando ‘mapas’ de conectividad, usando por el momento circuitos neuronales relativamente simples. Una vez con este mapa en mano, queremos estudiar los cambios que ocurren en él durante su desarrollo, desde el momento en que nace hasta el momento en que alcanza su madurez”, señaló el científico.

ENFERMEDADES

Acerca de la utilidad y contribución de este trabajo, el académico sostuvo que las alteraciones en los circuitos neuronales podrían ser las causas de múltiples enfermedades neurodegenerativas. “Por lo tanto, nuestro estudio no sólo ayudará a entender el por qué de nuestras individualidades; sino que también nos puede guiar hacia los mecanismos detrás de enfermedades tales como el Autismo, Alzheimer o Parkinson. Una vez identificado el mecanismo, es posible promover el desarrollo de alternativas terapéuticas que permitan el tratamiento efectivo de estos padecimientos”, dijo el científico.

Como resultado esperado se busca visualizar y comprender por primera vez el o los mecanismos involucrados en el desarrollo de los mencionados circuitos neuronales y conocer qué hace especial y única a cada persona.

Juan Tapia se refirió además a la metodología que se usará en este proyecto. Se contempla el estudio de varios tipos de animales genéticamente modificados. “En uno de ellos, las neuronas expresan proteínas que permiten ‘marcarlas’ con una multiplicidad de colores. Como cada neurona expresa un color en particular, es posible seguir cada uno de sus procesos, su axón e ‘identificar’ todos sus contactos sinápticos. Y por lo tanto, conocer todos sus interlocutores. Nos ayudan en esta tarea microscopios de última generación. La combinación de estas herramientas, junto a algoritmos computacionales desarrollados en Estados Unidos, nos permitirán cumplir con las metas establecidas en Fondecyt”, detalló el docente de la Facultad de Ciencias de la Salud.

“Estamos recién en el inicio de la vereda, desarrollando técnicas para ‘mapear’ todos los circuitos neuronales”, dijo.