Así lo bruto, en tu cerebro tienes dos tipos de neuronas.
Las piramidales son las de toda la vida, las que habrás visto en fotografías y dibujos, y que se activan unas a otras para enviar la información de un lado a otro del cerebro.
Pero luego están las interneuronas, mucho más pequeñitas, y que hacen exactamente lo contrario: su tarea es inhibir a otras neuronas, “apagarlas” cuando es necesario.
Si todavía no habíais oído hablar de ellas es porque los investigadores andaban un poco perdidos; no sabían muy bien cómo estudiarlas, ni cuáles eran sus funciones. Nuestra neurocientífica del MIT Vicky Puig nos cuenta que esto ha cambiado radicalmente en muy poco tiempo, las interneuronas se han puesto de moda entre los neurocientíficos, y muy pronto empezaremos a verlas en la prensa.
Vicky se adelanta, y nos explica qué ha aprendido sobre ellas en Japón.
Desvelando el misterio de las Interneuronas, por Vicky Puig (Picower Institute, MIT)
Estoy de vuelta en Boston después de pasar dos semanas en Japón, donde he estado estudiando a un pequeño y escurridizo tipo de neuronas denominadas interneuronas. Hasta ahora su estudio había sido muy complicado dado su escaso número en el cerebro (apenas son un 20% del total de neuronas en la corteza cerebral). Pero gracias a los avances en biología molecular de los últimos años, estamos aprendiendo más y más sobre su papel clave en el funcionamiento cerebral.
He pasado estas dos semanas en la pequeña ciudad de Okazaki, que está a unos 55 Km de Nagoya, la tercera ciudad nipona más importante después de Tokyo y Osaka. Okazaki es muy conocida en Japón por ser el lugar donde nació Iyeyasu Tokugawa, un samurái archi-famoso que consiguió a costa de guerras y violencia unificar los distintos distritos japoneses para crear el Japón que conocemos hoy en día. Okazaki también es famosa por sus espectaculares y largos fuegos artificiales, que pueden durar hasta 4 horas seguidas. Cientos de turistas japoneses visitan cada año el castillo de Okazaki o atienden a uno de sus festivales.
Quizá algunos de estos turistas reparen en la cantidad de extranjeros occidentales que recorren las calles de Okazaki, veloces en sus bicicletas. Esto les sorprenderá enormemente, ya que en esta región de Japón la presencia de occidentales es muy escasa.
La razón es que Okazaki alberga cinco grandes institutos nacionales de investigación: los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS), que incluyen el Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas, el Instituto Nacional de Biología Básica, el Instituto de Ciencia Molecular, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, y el Instituto Nacional de Ciencias de la Fusión.
Yo pasé todo el año 2005 realizando una estancia postdoctoral en el Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas, y ahora he ido un par de semanas a terminar unos experimentos. El laboratorio en el que he estado trabajando está liderado por el profesor Yasuo Kawaguchi, conocido por sus estudios detallados sobre la morfología y la fisiología de los distintos tipos de interneuronas en la corteza cerebral.
En el cerebro, sin embargo, la mayoría de neuronas son piramidales y no interneuronas. Las neuronas piramidales conforman el 80% de neuronas. Son excitatorias, es decir, cuando descargan un potencial de acción activan a otras neuronas, y son las neuronas que conectan distintas áreas del cerebro. A diferencia de las neuronas piramidales, las ‘inter-neuronas’ no proyectan a otras zonas del cerebro, su área de acción es muy local, ‘entre neuronas’, y además cuando se activan inhiben a otras neuronas.
Existen muchos tipos distintos de interneuronas. Varios laboratorios han realizado un gran esfuerzo en la última década para clasificarlas dependiendo de su morfología, su patrón de descarga o los péptidos que expresan. El resultado es una clasificación confusa y complicada. Y como cada uno de estos subtipos de interneuronas es un porcentaje muy pequeño del total de neuronas, es complicado estudiarlas por separado. En España tenemos a un gran experto en la materia, el Dr. Javier de Felipe del Instituto Cajal de Madrid.
Aunque las interneuronas son escasas y en tamaño mucho más pequeñas que las neuronas excitatorias, tienen un papel fundamental en el control de la actividad cerebral. Este control lo realizan a través de las numerosísimas conexiones que tienen con las neuronas piramidales de su alrededor. Las interneuronas son como los pastores del rebaño, siendo el rebaño miles de neuronas piramidales que tienen que coordinarse.
En los últimos años se han generado varias líneas de ratones transgénicos que expresan una proteína fluorescente en algún tipo concreto de interneurona. Con estos animales es mucho más fácil identificar a los diferentes subtipos de interneuronas, lo que está provocando un avance brutal en el estudio del papel de las interneuronas en las distintas funciones cerebrales.
Por ejemplo, se sospechaba que las neuronas inhibitorias son clave para la generación de oscilaciones cerebrales. Se ha sugerido que las interneuronas están fuertemente conectadas entre ellas formando redes super-sincronizadas que al inhibir simultáneamente miles de neuronas piramidales crean ondas eléctricas que viajan por el cerebro. Aunque estas teorías empezaron a emerger hace 10 años, hemos tenido que esperar hasta el 2009 para ver publicados los primeros datos que apuntan a que son ciertas. En un artículo publicado en Nature hace unos meses se mostró por primera vez que manipulando la actividad de un tipo de interneuronas denominadas ‘de descarga rápida’ (o fast-spiking, FS) se alteran las oscilaciones en la frecuencia gamma (30-80 Hz). Esta manipulación se pudo hacer gracias a ratones transgénicos que expresan la ChannelRodopsin (un canal iónico que se activa con luz -ya se comentó anteriormente en este blog) específicamente en interneuronas fast-spiking.
Además, también se ha descrito que la morfología de las neuronas de descarga rápida es aberrante en el cerebro de pacientes esquizofrénicos, que a su vez presentan una reducción de ondas gamma en zonas específicas del cerebro. Esto sugiere que las interneuronas son tan importantes para la función cerebral que la alteración de su morfología o patrón de descarga puede conllevar patologías psiquiátricas severas.
Otro ejemplo ilustrativo se ha presentado esta semana en el último número de Nature. El grupo de Takao Hensch en Harvard ha revelado el papel esencial de las neuronas fast-spiking en la plasticidad sináptica, el mecanismo por el cual el cerebro cambia su actividad y su cableado durante el proceso de memorización.
Durante mi estancia en Okazaki he hablado con mis compañeros sobre adónde va
El Dr. Kubota realiza reconstrucciones 3D de alta resolución de neuronas a partir de rodajas ultrafinas de cerebro, combinando un potente microscopio electrónico con software. Aquí podéis ver una neurona fast-spiking y una neurona piramidal reconstruídas en 3D, y varias dendritas neuronales con sus espinas (si clickáis en `Cells` a la izquierda podréis ver más neuronas reconstruídas).
Durante mi estancia en Okazaki además de empaparme de ciencia también me he dado un baño en la cultura japonesa… de nuevo. A algunas cosas ya estoy acostumbrada: a tener que dejar los zapatos en la entrada del edificio y llevar zapatillas todo el día en el laboratorio, a comer arroz cada día, a la formalidad con la que se trata la gente, o al silencio que se respira por todas partes (reconozco que todo esto me resulta agradable). Pero luego está el problema del inglés. El nivel de inglés es muy bajo y la comunicación a veces puede ser complicada. A lo que no me acostumbraré nunca es a las interminables discusiones sin sentido. Los japoneses con los que he trabajado son capaces de pasarse un cuarto de hora discutiendo una tontería, discuten hasta el más mínimo detalle de todo, a veces de forma desesperante.
La consecuencia de tanta meticulosidad: ciencia de gran calidad… pero mucho menos productiva de lo que debería.
Vicky Puig
Hay 26 Comentarios
Muchas gracias! Hoy es uno de esos dias en los que te agradeces a ti mismo el tremendo esfuerzo que has hecho... Ahi va el link al articulo (se aceptan preguntas) http://www.jneurosci.org/cgi/content/abstract/30/6/2211 Saludos contentos
Publicado por: Vicky Puig | 10/02/2010 23:30:22
Me alegro un montón. ¡Enhorabuena, Vicky!
Publicado por: José Manuel | 10/02/2010 23:10:37
el trabajo de Vicky, con estas interneuronas tan importantes... acaba de salir hoy en The Journal of Neuroscience. Bravo!!!! aunque como ella dice,.. "la ciencia no para". De vez en cuando merece la pena parar a disfrutar de los pequeños logros celebrarlos. felicidades.
Publicado por: olorososeco | 10/02/2010 22:03:40
Gracias, José-UK, tengo un amigo en USA que me lo puede mandar. Saludos
Publicado por: Miguel José | 21/11/2009 13:38:17
Gracias!!! Si no lo puedes conseguir, me lo dices, y yo te lo envio. Un saludo. Jose.
Publicado por: Jose-UK | 21/11/2009 12:38:45
Muchas gracias, José UK, intentaré conseguirlo. Suerte con tus investigaciones.
Publicado por: Miguel José | 21/11/2009 10:08:07
Vaya, parece que el link que te he mandado no esta actualizadoc on sus ultimas publicaciones, no obstante aqui te paso el link del que te hablo de plasticidad sinaptica y adiccion: http://www.nature.com/nrn/journal/v8/n11/abs/nrn2234.html Salu2
Publicado por: Jose-UK | 21/11/2009 5:50:43
Hola Miguel José, al igual que Vicky Puig, soy un postdoc trabajando en Neurociencia, y una pena no haberla conocido en la ultima SFN en Chicago de este año. Si estas interesado en adiccion y cocaina, asi como los efectos que provocan en las sinapsis, te refiero a los articulos de Robert Malenka: http://malenkalab.stanford.edu/ Estos articulos explican el complejo proceso sinaptico con mucha claridad, a nivel molecular. Yo hize un trabajo especializado en plasticidad sinaptica, pues se cree que esta relacionado con los procesos de memoria y aprendizaje. Por otro lado Vicky, desde Newcastle (UK) darte mi enhorabuena por tus post, me parecen muy bien escritos, y me sirven de conocimeinto para ir pensando en mi segundo postdoc. Saludos desde UK.
Publicado por: Jose-UK | 21/11/2009 5:39:33
Para nosotros los legos, es una oportunidad de saber un poco de lo que hacen ustedes los científicos en esta materia, gracias por ponerlo a nuestro alcance, y en nuestro idioma. Necesitamos a muchos más como ustedes. Gracias Pere y Vicky.
Publicado por: william salas, Costa Rica | 19/11/2009 19:05:00
Gracias Vicky!!! Y suerte con tu trabajo!
Publicado por: Miguel José | 19/11/2009 11:09:40
No me gustan las interneuronas; prefiero que mis neuronas piramidales estén siempre a punto. !A ver si nos ocmentas!
Publicado por: Anónimo | 18/11/2009 17:40:48
Miguel José de verdad que el medline debe tener miles de artículos sobre la cocaína y los receptores dopaminérgicos. Sé que en España hay varios grupos que estudian addicción, estaría muy bien que más científicos españoles leyeran el blog y pudieran aportar conocimiento sobre su especialidad. Para ir a Japón a hacer investigación yo contacté primero con un laboratorio. En general están encantados de que un europeo quiera ir a trabajar con ellos si es por una estancia relativamente larga (3 meses o más). Además, es relativamente fácil conseguir becas del gobierno japonés a través del Japan Society for the promotion of Science (JSPS en http://www.jsps.go.jp/english/). Las condiciones de las becas son espectaculares y yo me quedé enamorada del país. Totalmente recomendable. Un saludo
Publicado por: Vicky Puig | 18/11/2009 12:36:28
El artículo nos deja con la miel en los labios. Se sabe de la función de las interneuronas en la médula espinal: las células de Renshaw focalizan respuestas motoras, otras interneuronas atenúan el reflejo miotático... Lo que pueda hacer este grupo neuronal en los centros superiores del sistema nervioso central seguro que nos entusiasmará...
Publicado por: Temístocles | 17/11/2009 21:13:41
Gracias por tu respuesta,Vicky. Soy biologo pero no cientifico. El Medline tiene demasiados trbajos, es como un laberinto, por eso te preguntaba, por si lo sabias. Una pregunta mas: como se busca una estancia en Japon? Gracias
Publicado por: Miguel José | 17/11/2009 20:34:02
Las interneuronas, otra pieza más en el puzzle de la consciencia. Gracias, Vicky. Cuánto daría por comprender las oscilaciones cerebrales. Rodolfo Llinás dijo hace poco en España que sería dios si lo consiguiese. Qué exageración. Saludos
Publicado por: José Manuel | 17/11/2009 20:33:46
De cada día me gusta más este blog!!! ^^
Publicado por: tombuctú | 17/11/2009 18:48:13
Gracias a todos por vuestros comentarios. @IGV: no desestimes la importancia de las interneuronas. Yo personalmente creo que son las que realmente controlan la actividad cerebral, y desde luego parece que son las generadoras de las oscilaciones cerebrales. Se conoce bien el papel de estas neuronas en analgesia y anestesia. Si juegan un papel en acupuntura ya no lo sé. @luter: te hubiera dado exactamente la misma respuesta que tombuctú @Miguel José: me sorprende que alguien haga preguntas tan específicas de neurobiología molecular en un foro como este. Asumo que eres científico y como tal, creo que debes ir al medline y buscar información sobre los temas que preguntas. Dicho esto, creo que no se conoce la estructura 3D de los receptores D1 y D2. Por otro lado los efectos de la cocaína en el cerebro son complejísimos, pero se sabe que sus efectos adictivos se deben a su alteración del sistema dopaminérgico. Pero estoy segura que alguien está estudiando qué efectos hace la cocaína en los receptores D1 y D2 a nivel molecular. @Amanda y Gobolino: realmente el tema de las interneuronas es complejo, a la vez que apasionante. Creo que distintos déficits en el cerebro pueden desencadenar el déficit de atención por hiperactividad. Por lo tanto, hacer modelos animales que desarrollen esta enfermedad es difícil. Hay que tener en cuenta que las herramientas moleculares están surgiendo ahora y llevará tiempo a los laboratorios incorporarlas para avanzar en sus campos. No conozco la conexión entre las interneuronas y este déficit pero probablemente ahora tenemos las herramientas para empezar a abordar el problema.
Publicado por: Vicky Puig | 17/11/2009 11:51:42
Enhorabuena por el post, Vicky, es genial cómo has explicado un fenómeno tan complejo de una forma tan sencilla, genial. Estos resultados serán interesantes comprobarlos en modelos conductuales como el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad, donde se sostiene que existe un problema de inhibición precisamente. Es apasionante el tema, si tienes información sobre la conexión entre estos dos tópicos, por favor, la podrías compartir, ha sido genial encontrar este post. Muchas gracias.
Publicado por: Amanda y Gobolino | 17/11/2009 4:38:58
Buen Post Vicky!!! A luter: no creo que a mayor cantidad de mielina más capacidad intelectual, y no creo que sea así, es más un conductor que otra cosa... además, recuerda que la mielina en menor cantidad (desmielinización) sí que tiene que ver con patologías como la esclerosis múltiple, por ello no creo que a mayor cantidad más capacidad, en cambio a menor cantidad, "mal vamos".
Publicado por: tombuctú | 16/11/2009 22:56:33
Perdón se me olvidó identificarme.
Publicado por: Federico Canalejo Enrique | 16/11/2009 21:12:51
Hoy día con los medios técnicos que existen, es comprensible que el avance en el conocimiento del cerebro vaya avanzando a pasos agigantados. En mis tiempos, con un micrótomo, una simple tinción de Maygrunwals- Giensa y un microscopio Zenit, poco más podíamos ver. Pero ya hacíamos nuestros pinitos, en el arco reflejo simple que como sabéis los que os dedicáis a esto del tejido y estructura cerebral; consta de una neurona con su axón sensitivo que venía del sistema periférico, para llevar la señal a la corteza motora, pero que antes hacia un bypass con una neurona situada al mismo nivel medular, pero que realizaba la función motora y entre ambas neuronas la sensitiva y la motora se situaba una neurona más pequeña a la que llamábamos interneurona y que creíamos que serbia para modular, inhibiendo o estimulando, el arco reflejo simple, que con un ejemplo, es el que se produce al darnos un pinchazo en un dedo y retirar inmediatamente la mano, sin tener que pasar la orden al cerebro, este procesar la información y mandar la orden a las neuronas motoras para que movieran los músculos para retirar la mano. Que se hayan descubierto en la estructura cerebral central es un logro muy importante para el conocimiento de la estructura y funcionamiento del sistema nervioso central y periférico. Un tanto a tu favor Vicky, un trabajo estupendo, enhorabuena. Saludos a todos
Publicado por: Anónimo | 16/11/2009 21:10:59
Vicky, enhorabuena por tu trabajo. Quería preguntarte algunas cosas. ¿Sabes si se conoce la estructura tridimensional de los receptores de dopamina D1 y D2? ¿Se sabe algo sobre el efecto de la cocaína en estos receptores? He encontrado trabajos sobre efectos en el comportamiento de ratones, pero nada a nivel molecular. Y para acabar, ¿sabes algo sobre las dos isoenzimas de glutaminasa en cerebro? Muchas gracias, un cordial saludo
Publicado por: Miguel José | 16/11/2009 18:55:09
Hola VIcky, muy buen post! yo te quería preguntar por la mielina. Según he leido es la sustancia que recubre las neuronas y la que aísla los impulsos electricos. He leido también que la cantidad de mielina en el cerebro es un factor determinante de la capacidad intelectual. Me gustaría que me dijeras si todo eso está cientificamente probado o son cuentos chinos. Muchas gracias!
Publicado por: luter | 16/11/2009 17:10:40
Pere y Vicky, gracias por la crónica. Soy un español que lleva tres años en Japón trabajando en una empresa japonesa de creación de videojuegos y entiendo muy bien los fenómenos sociales que se describen. Simpatizo con la causa ya que la frustración por la poca productividad y el bajo nivel de inglés son problemas comunes. Un amigo español que trabaja en una multinacional japonesa de ingeniería cuenta la misma historia. Hay que resignarse. Vicky, me ha resultado muy interesante tu explicación. Te deseo mucha suerte en tus investigaciones futuras.
Publicado por: Luis Alis | 16/11/2009 15:28:52
Gracias, Vicky. La verdad es que sigo sin ver clara la función de estas interneuronas, aunque sea inhibitoria. Escuché hablar por primera vez de ellas en un artículo sobre los efectos de la acupuntura, una bobada con barniz de cientificidad que apelaba a estas neuronas para explicar los efectos analgésicos de las dichosas agujijas, como si el palabro garantizara la seriedad del estudio. Creo que se me escapa el tema debido a su complejidad técnica. En cuanto a los japoneses, si existe un gen "minimal", seguro que lo tienen ellos. Adoro el suchi y la decoración "wengue", y hay aspectos fascinantes de su cultua, como el tiro con arco zen, o la arquitectura, o sus increíbles aportaciones al arte de la jardinería, pero creo que tienen un serio problema con esa fobia al contacto físico cuando no es un asunto carnal. Las relaciones sociales están muy ritualizadas, a menudo echas de menos más espontaneidad.
Publicado por: IGV | 16/11/2009 12:41:48