Los VIP del sistema nervioso: una pequeña población de neuronas tiene una llave maestra para el reloj del cuerpo

Los VIP del sistema nervioso: una pequeña población de neuronas tiene una llave maestra para el reloj del cuerpo
Crédito: CC0 Public Domain

Viajar en avión ha abierto la puerta a experimentar diferentes culturas y explorar las maravillas naturales. Es decir, si puede pasar el jet lag.

Pero, ¿y si pudieras tomar el control del sistema de cronometraje diario del cerebro? Biólogos de la Universidad de Washington en San Luis abrieron una cura para el jet lag en ratones activando un pequeño subconjunto de la involucrado en el establecimiento de ritmos diarios, que se informará en una publicación en línea anticipada del 12 de julio Neurona .

Todas las funciones corporales esenciales están altamente sincronizadas con la hora local según el reloj diario o circadiano del cuerpo. Una pequeña mancha en la parte inferior del cerebro, cerca del techo de la boca, nos recuerda que debemos despertarnos y dormirnos a una hora regular todos los días. Este reloj maestro se conoce como el núcleo supraquiasmático o SCN.

Cuando este sistema es perturbado -por trabajo por turnos o por zonas horarias cruzadas, por ejemplo- las 20,000 neuronas en el SCN luchan por ajustar el cuerpo al nuevo horario. Estimular que solo el 10 por ciento de estas neuronas dispararan con el patrón correcto de actividad eléctrica hizo que los ratones cambiaran rápidamente al nuevo horario diario, hallaron los investigadores.

“Al igual que su reloj es bueno para mantener el tiempo pero es inútil a menos que pueda establecerlo a la hora local”, dijo Erik Herzog, profesor de biología en Artes y Ciencias, “nos preguntamos cómo se ajusta el reloj corporal a su hora local”.

Herzog y su laboratorio sospecharon que un pequeño subconjunto de neuronas SCN está involucrado porque produce un polipéptido intestinal vasoactivo o VIP, un compuesto esencial que las neuronas usan para comunicarse y sincronizar sus ritmos diarios entre sí.

“Hicimos la hipótesis de que las neuronas VIP son como las abuelas que están a cargo de decirle a todos qué hacer”, dijo Herzog. Solo hay unas 2,000 neuronas VIP en el SCN de personas y ratones.

Para probar esta idea, Cristina Mazuski, una estudiante graduada en el laboratorio Herzog, desarrolló por primera vez una forma de caracterizar los patrones normales de activación diaria de las neuronas VIP.

Registrando los potenciales de acción de un milisegundo de longitud de un conjunto de neuronas, pudieron identificar dos clases de neuronas VIP. Las neuronas tónicas VIP dispararon a un ritmo constante con intervalos igualmente espaciados entre cada episodio de disparo y neuronas irregulares VIP disparadas en dobletes o trillizos con intervalos igualmente espaciados después de cada doblete o triplete.

Los investigadores luego probaron si la activación de las neuronas VIP cambiaría el horario diario de la SCN y los ratones.

Para llevar a cabo el experimento, los investigadores mantuvieron a los ratones en total oscuridad durante todo el día y toda la noche sin pistas ambientales sobre la hora que era. Usando una herramienta llamada optogenética, activaron solo las neuronas VIP a la misma hora todos los días, un procedimiento que simulaba volar a una nueva zona horaria.

“Este fue un paso importante para entender cómo el SCN mantiene a los organismos sincronizados con su horario de luces local”, dijo Mazuski.

Al probar los diferentes patrones de activación de las neuronas VIP, los investigadores descubrieron que los ratones superaron el desfase horario más rápido cuando las neuronas VIP se activaron para disparar de forma irregular. los fueron más lentos para adaptarse a la nueva hora local cuando sus neuronas VIP se emocionaron con los patrones tónicos.

“Encontramos que el patrón irregular causa que las neuronas VIP liberen VIP”, dijo Herzog. “VIP, creemos, es el jugo que es capaz de cambiar el reloj más rápido”.

“Realmente estamos empezando a entender cómo el sistema de sincronización en el cerebro está conectado entre sí, y encontramos que el código utilizado por las neuronas VIP es realmente clave para establecer nuestro horario diario”, dijo Herzog.

En el futuro, los investigadores esperan aprender formas de alentar a las neuronas VIP para que liberen a su VIP para que cierre el reloj y reduzca el desfase horario para viajeros y trabajadores por turnos.


Explora más:
Los relojes biológicos orquestan los ritmos de comportamiento enviando señales aguas abajo

Más información:
Neurona (2018) DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.06.029

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Crédito: CC0 Public Domain

Viajar en avión ha abierto la puerta a experimentar diferentes culturas y explorar las maravillas naturales. Es decir, si puede pasar el jet lag.

Pero, ¿y si pudieras tomar el control del sistema de cronometraje diario del cerebro? Biólogos de la Universidad de Washington en San Luis abrieron una cura para el jet lag en ratones activando un pequeño subconjunto de la involucrado en el establecimiento de ritmos diarios, que se informará en una publicación en línea anticipada del 12 de julio Neurona .

Todas las funciones corporales esenciales están altamente sincronizadas con la hora local según el reloj diario o circadiano del cuerpo. Una pequeña mancha en la parte inferior del cerebro, cerca del techo de la boca, nos recuerda que debemos despertarnos y dormirnos a una hora regular todos los días. Este reloj maestro se conoce como el núcleo supraquiasmático o SCN.

Cuando este sistema es perturbado -por trabajo por turnos o por zonas horarias cruzadas, por ejemplo- las 20,000 neuronas en el SCN luchan por ajustar el cuerpo al nuevo horario. Estimular que solo el 10 por ciento de estas neuronas dispararan con el patrón correcto de actividad eléctrica hizo que los ratones cambiaran rápidamente al nuevo horario diario, hallaron los investigadores.

“Al igual que su reloj es bueno para mantener el tiempo pero es inútil a menos que pueda establecerlo a la hora local”, dijo Erik Herzog, profesor de biología en Artes y Ciencias, “nos preguntamos cómo se ajusta el reloj corporal a su hora local”.

Herzog y su laboratorio sospecharon que un pequeño subconjunto de neuronas SCN está involucrado porque produce un polipéptido intestinal vasoactivo o VIP, un compuesto esencial que las neuronas usan para comunicarse y sincronizar sus ritmos diarios entre sí.

“Hicimos la hipótesis de que las neuronas VIP son como las abuelas que están a cargo de decirle a todos qué hacer”, dijo Herzog. Solo hay unas 2,000 neuronas VIP en el SCN de personas y ratones.

Para probar esta idea, Cristina Mazuski, una estudiante graduada en el laboratorio Herzog, desarrolló por primera vez una forma de caracterizar los patrones normales de activación diaria de las neuronas VIP.

Registrando los potenciales de acción de un milisegundo de longitud de un conjunto de neuronas, pudieron identificar dos clases de neuronas VIP. Las neuronas tónicas VIP dispararon a un ritmo constante con intervalos igualmente espaciados entre cada episodio de disparo y neuronas irregulares VIP disparadas en dobletes o trillizos con intervalos igualmente espaciados después de cada doblete o triplete.

Los investigadores luego probaron si la activación de las neuronas VIP cambiaría el horario diario de la SCN y los ratones.

Para llevar a cabo el experimento, los investigadores mantuvieron a los ratones en total oscuridad durante todo el día y toda la noche sin pistas ambientales sobre la hora que era. Usando una herramienta llamada optogenética, activaron solo las neuronas VIP a la misma hora todos los días, un procedimiento que simulaba volar a una nueva zona horaria.

“Este fue un paso importante para entender cómo el SCN mantiene a los organismos sincronizados con su horario de luces local”, dijo Mazuski.

Al probar los diferentes patrones de activación de las neuronas VIP, los investigadores descubrieron que los ratones superaron el desfase horario más rápido cuando las neuronas VIP se activaron para disparar de forma irregular. los fueron más lentos para adaptarse a la nueva hora local cuando sus neuronas VIP se emocionaron con los patrones tónicos.

“Encontramos que el patrón irregular causa que las neuronas VIP liberen VIP”, dijo Herzog. “VIP, creemos, es el jugo que es capaz de cambiar el reloj más rápido”.

“Realmente estamos empezando a entender cómo el sistema de sincronización en el cerebro está conectado entre sí, y encontramos que el código utilizado por las neuronas VIP es realmente clave para establecer nuestro horario diario”, dijo Herzog.

En el futuro, los investigadores esperan aprender formas de alentar a las neuronas VIP para que liberen a su VIP para que cierre el reloj y reduzca el desfase horario para viajeros y trabajadores por turnos.


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Neurona (2018) DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.06.029

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