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Interrupciones en un circuito particular del cerebro, entre la corteza prefrontal (PFC, por sus siglas en inglés) y otra parte cerebral llamada tálamo, se han vinculado con la esquizofrenia, pero se desconocen los detalles mecanicistas. Científicos del 'Cold Spring Harbor Laboratory' (CSHL), en Nueva York, Estados Unidos, han descubierto una conexión inhibitoria entre estas áreas del cerebro en ratones que puede controlar el tiempo del flujo de información en la PFC.
Esta visión puede ayudar a explicar qué funciona mal en la esquizofrenia e indicar un camino a nuevos tratamientos. La corteza prefrontal desempeña un papel importante en las funciones cognitivas, como la atención, la memoria y la toma de decisiones, por lo que desde hace tiempo se cree que un cablado defectuoso entre la PFC y otras áreas del cerebro provoca una variedad de trastornos.
El autor principal del trabajo, Bo Li, del CSHL, y colegas descubrieron un circuito inhibitorio entre las dos áreas del cerebro que cuando se interrumpe puede subyacer en trastornos cognitivos como la esquizofrenia. "El PFC y el tálamo se han implicado en la esquizofrenia en los estudios de seres humanos, así como modelos animales --resalta Li --pero el mecanismo subyacente a la comunicación entre estas dos áreas no ha estado claro".
El tálamo actúa como una puerta de enlace a través del cual se recoge información de otras partes del cerebro y se procesa antes de ser enviada a la corteza. Este circuito tálamo-cortical es a menudo ajustado por las neuronas inhibidoras, que suavizan la señalización entre las neuronas excitatorias de propagación de mensajes.
Li y sus colegas se centraron en las conexiones entre las secciones del PFC y el tálamo llamadas corteza prefrontal medial (mPFC, por sus siglas en inglés) y el tálamo dorsal medio (MD, por sus siglas en inglés). Observaron un proceso llamado inhibición de prealimentacion, un mecanismo en el que una neurona excita una neurona vecina o "aguas abajo", pero también recluta una tercera neurona para inhibir el objetivo por cierto retraso.
Este proceso abre una ventana estrecha en el tiempo durante la cual la neurona diana puede activarse. Cuando el tálamo propaga la información obtenida de los sentidos, la inhibición de la prealimentación actúa para filtrar entradas extrañas, lo que genera representaciones sensoriales altamente precisas. Antes de esta investigación no se sabía si existía un mecanismo inhibitorio similar para la conexión neural entre mPFC y MD. El MD es un área asociada con el funcionamiento cognitivo en lugar del procesamiento sensorial.
Como se describe en el trabajo publicado este martes en 'The Journal of Neuroscience', Li y sus colegas usaron estimulación optogenética, una técnica en la que las neuronas que expresan una proteína sensible a la luz se controlan con pulsos de luz para activar las neuronas en el tálamo. Estas neuronas a su vez activan dos clases de células en la corteza prefrontal, las interneuronas inhibidoras PV y las neuronas piramidales excitatorias.
El tiempo relacionado con su activación sugirió al equipo de Li que las células inhibidoras podrían dar forma a la actividad de las excitadoras. El equipo ahora propone que las interneuronas PV pueden dictar el periodo de tiempo durante el cual las neuronas piramidales integran la corriente excitatoria desde las neuronas en el tálamo.
"El problema actual para el tratamiento de la esquizofrenia es la falta de medicamentos que funcionen, por lo que el descubrimiento de este mecanismo de la enfermedad es emocionante --destaca Li--. Este trabajo es sólo el comienzo de los esfuerzos para especificar una vía neural implicada en la esquizofrenia y qué cambios suceden en esta vía".
En experimentos futuros, Li y su equipo evaluarán en un modelo genético de ratón de la esquizofrenia si hay cambios notables en la inhibición de la prealimentación observada en la vía MD-mPFC. "Esta investigación nos puede guiar en el desarrollo de métodos para revertir los cambios que vemos en la vía MD-mPFC en el modelo animal y podría conducir a mejores terapias para esta enfermedad", concluye.
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