Los astrocitos en el cerebro de ratones epilépticos exhiben una respuesta ácida con convulsiones intensificadas

Investigadores de la Universidad de Tohoku han demostrado que los astrocitos en el cerebro del ratón exhiben una respuesta ácida con ataques epilépticos intensificados. La respuesta ácida de los astrocitos podría conducir a la amplificación de las señales neuronales excitatorias y ser el impulso subyacente para generar plasticidad para la epileptogénesis.

Los hallazgos se detallaron en la revista Brain el 25 de noviembre de 2022.

Las células del cerebro se pueden dividir en neuronas y glía. Los astrocitos son un subtipo importante de glía que controlan el entorno iónico y metabotrópico local en el cerebro.

Para comprender mejor los astrocitos y el entorno cerebral, se expresaron genéticamente proteínas sensoras fluorescentes en astrocitos de ratones. Luego, los investigadores implantaron una fibra óptica en el hipotálamo lateral del cerebro del ratón para enviar luz de excitación y registrar señales de fluorescencia. Al analizar las señales registradas con este nuevo método de fotometría de fibra, se evaluó la actividad de los astrocitos y se diseccionaron los componentes críticos de los cambios ambientales locales del cerebro.

El uso de señales ópticas para obtener información sobre el cerebro vivo de animales de experimentación se ha utilizado ampliamente en estudios recientes de neurociencia. A pesar de ocupar casi la mitad del cerebro, los astrocitos no generan señales eléctricas, lo que significa que los estudios de electroencefalograma tradicionales, donde la actividad eléctrica en el cerebro se mide con electrodos adheridos al cuero cabelludo, no se pueden aplicar para estudiar la función de los astrocitos. De ahí que los investigadores recurrieran a la tecnología de fotometría de fibra.

La participación de Glia en el procesamiento de la información, la plasticidad y la salud del cerebro ha sido durante mucho tiempo un enigma. Nuestro método de fotometría de fibra recientemente creado proporciona una puerta de entrada para comprender la fisiología de la glía en cerebros vivos sanos y enfermos”.

Profesor Ko Matsui, Laboratorio de fisiología cerebral de superred, Universidad de Tohoku

Los investigadores no fueron los primeros en emplear la tecnología de fotometría de fibra, pero la mayoría de los estudios anteriores han ignorado los efectos del volumen sanguíneo local y los cambios de pH citosólico en las señales de fluorescencia detectadas. Sin embargo, la investigadora principal del estudio, la Dra. Yoko Ikoma, Matsui y su equipo, ampliaron el análisis de las señales de fluorescencia detectadas para extraer la mayor cantidad posible de parámetros ambientales locales.

“Este estudio podría igualar la hazaña de Hodgkin y Huxley en la década de 1970”, agrega Matsui. “Diseccionaron el curso temporal de la activación de los canales de Na+ y K+ a partir de una única forma de onda del potencial de acción; mientras que pudimos diseccionar los cambios de Ca2+, pH y volumen sanguíneo cerebral local a partir de las señales de fluorescencia detectadas. El objetivo general de la fisiología es desenredar las señales detectadas y revelar la verdad esencial detrás de lo que podemos observar”.

Ikoma dice que su avance tecnológico podría aprovecharse para comprender el papel de los cambios ambientales locales del cerebro en muchas patologías cerebrales. “Una estrategia terapéutica diseñada para controlar el pH de los astrocitos podría usarse potencialmente no solo para tratar la epilepsia, sino también lesiones cerebrales inducidas por accidentes cerebrovasculares o traumatismos, incluso para mejorar la memoria en el tratamiento de la demencia”.

Fuente:

Referencia de la revista:

Ikoma, Y., et al. (2022) Cambios en el entorno cerebral local asociados con la epileptogénesis. Cerebro. doi.org/10.1093/brain/awac355.

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