Modelos en ciencia: la sinapsis tripartita no existe en adultos

Sinapsis tripartita | Fuente: Glia — more than just brain glue Nicola J. Allen & Ben A. Barres Nature 457, 675-677(5 February 2009) doi:10.1038/457675a

Sinapsis tripartita | Fuente: Allen & Barres Glia — more than just brain glue Nature 457, 675-677(5 February 2009) doi:10.1038/457675a

En muchas ocasiones, en la elaboración de noticias se olvida mencionar, o si se hace no se da la relevancia necesaria, con qué y cómo se ha obtenido determinado resultado. Es habitual que en ciencia se trabaje con modelos, ya sean reproducciones físicas a escala, sistemas de ecuaciones matemáticas o, en el caso de la biomedicina, con modelos animales.

Al tener todos los seres vivos de la Tierra un ancestro común, los científicos pueden usar gusanos, moscas, ratones, ratas o monos para estudiar en ellos aspectos fisiológicos, terapéuticos o toxicológicos que no sería ético realizar con humanos. Pero ello conlleva sus riesgos desde el punto de vista del avance científico. Un magnífico ejemplo acaba de aparecer en Science.

Este trabajo, encabezado por Wei Sun, del equipo de Maiken Nedergaard en la Universidad de Rochester (EE.UU.), pone del revés lo que se suponía que se había aprendido en las últimas décadas acerca de la forma en el que las neuronas se comunican. De confirmarse, significaría que la sinapsis tripartita, un concepto según el cual múltiples células colaboran a nivel sináptico a la hora de transmitir la señal en el sistema nervioso central, no existiría en el encéfalo adulto, sino sólo en la fase de desarrollo.

En el sistema nervioso central hay muchos tipos diferentes de células. Si bien son las neuronas las que se suelen llevar la mayor parte de la atención, sólo recientemente se está empezando a comprender la importancia del resto. Así, unas células gliales llamadas astrocitos se han considerado durante mucho tiempo como una especie de pegamento que ayudaba a mantener unidas las otras células del sistema nervioso. En los últimos años se ha descubierto que son esenciales para mantener un entorno saludable en el encéfalo ya que, entre otras cosas, son las que retiran la basura.

La comunicación entre neuronas se establece en las uniones sinápticas. En estas uniones las neuronas no se tocan, sino que hay un espacio entre ellas. Cuando un cambio en el potencial eléctrico, una señal, de la neurona hace que ésta libere unas sustancias químicas llamadas neurotransmisores, lo hace en este espacio. Estos neurotransmisores son captados por los receptores de la otra neurona. Los astrocitos se encargan de aislar el espacio alrededor de la unión sináptica. Según la hipótesis tripartita, tanto los astrocitos como las neuronas se piensa que tienen su papel en la conversación entre las células. Ahora bien, esta idea se basa en modelos animales que mostraban receptores activos y neurotransmisión tanto entre las neuronas como con los astrocitos próximos. Estos hallazgos llevaron a la conclusión de que los astrocitos deben modular, de alguna manera, la transmisión de señales entre neuronas.

Si bien el concepto de sinapsis tripartita ha sido el predominante durante décadas, el hecho cierto es que había indicios de que algo no terminaba de encajar. Por ejemplo, los distintos intentos para influir en el proceso con fármacos deberían haber funcionado hasta el punto de que hoy día tendríamos que estar hablando ya de pruebas con humanos en ensayos clínicos. Pero no han funcionado a pesar de la multitud de laboratorios que han trabajado en ello.

Una de las dificultades que se habían encontrado los distintos grupos de investigadores a lo largo de los años era la incapacidad de determinar el mecanismo preciso de paso de la señal de una neurona a otra en el encéfalo adulto. Y es que la idea de la sinapsis tripartita se basó, en parte, en el examen de la actividad en los encéfalos de roedores muy jóvenes. Los adultos no podían estudiarse de igual manera porque las sinapsis morían antes de poder ser analizadas completamente. Esta dificultad propia del modelo elegido llevó en último extremo a que lo que se veía en el encéfalo joven se extrapolase al adulto.

Lo que el grupo de Sun ha hecho es desarrollar un microscopio de 2 fotones que permite observar la actividad de la glía en un encéfalo vivo. Usando tanto este método como el análisis de la expresión genética en el encéfalo, los investigadores llegaron a la conclusión de que un tipo de receptor, concretamente para el neurotransmisor glutamato, prácticamente desaparecía en los encéfalos adultos, lo que implica que los astrocitos no responderían directamente a la actividad neuronal, por lo que habría que revisar todas las investigaciones en adultos basadas en la sinapsis tripartita.

Esto no significa que el concepto de sinapsis tripartita sea erróneo, sino que sólo actuaría durante el desarrollo: una vez que el encéfalo madura, desaparecería. Pero sí que el uso de modelos animales es a la vez una gran ventaja y como vemos, a veces, un gran inconveniente.

Referencia:

Wei Sun, Evan McConnell, Jean-Francois Pare, Qiwu Xu, Michael Chen, Weiguo Peng, Ditte Lovatt, Xiaoning Han, Yoland Smith, Maiken Nedergaard (2013) Glutamate-Dependent Neuroglial Calcium Signaling Differs Between Young and Adult Brain, Science Vol. 339 no. 6116 pp. 197-200 DOI: 10.1126/science.1226740

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance


10 responses to “Modelos en ciencia: la sinapsis tripartita no existe en adultos

  • Laura Morrón (@lauramorron)

    Disculpad mi ingnorancia supina en biología. Esta nueva diferencia que se ha detectado entre las sinapsis de la etapa de desarrollo y la adulta, ¿qué implicaciones cognitivas tiene?. ¿Hace que la transmisión de información en el caso de los adultos sea peor de lo que se creía? Igual que en caso de depresiones se dan neurotransmisores, ¿podría darse glutamato a los adultos para facilitar su sinapsis?. Seguramente estoy preguntando tonterías pero es que tengo mil dudas y me parece interesantísimo.
    Laura

  • itziar laka

    Muy interesante. Me recuerda mucho a una discusión aún vigente en lingüística teórica sobre si todos los constituyentes (frases, sintagmas) del lenguaje son binarios o no. A un nivel superficial parecería que hay frases con todo tipo de número de elementos, pero según ha ido avanzando nuestro conocimiento, tenemos más evidencia de que todo está compuesto de pares dentro de pares y más pares. Desde un punto de vista computacional tiene sentido, es más rápido y menos costoso procesar pares que conjuntos con números variables de elementos. Aunque no pueda irse de un salto desde una función compleja como el lemguaje al comportamiento sináptico de las neuronas, resulta al menos analógicamente curioso que al cerebro le gusten tanto las relaciones binarias…

    • César

      Muchas gracias por el comentario.

      No sé hasta qué punta la analogía es cierta. Una neurona puede tener muchas conexiones con neuronas diferentes, incluso con la misma neurona.

  • ufff

    El comentario va mucho, pero mucho más lejos que los propios autores del artículo que sólo se atrven a decir que en el adulto esas sinapsis deben ser diferentes…… “Neuroglial signaling in the adult brain may therefore occur in a manner fundamentally distinct from that exhibited during development.”

  • ufff

    Lo siento porque es un tema muy interesante, pero de verdad que el artículo tiene unas expresiones de lo más confusas, cuando no totalmente erróneas:”Lo que el grupo de Sun ha hecho es desarrollar un microscopio de 2 fotones que permite observar la actividad de la glía en un encéfalo vivo. Usando tanto este método como el análisis de la expresión genética en el encéfalo, los investigadores llegaron a la conclusión de que un tipo de receptor, concretamente para el neurotransmisor glutamato, prácticamente desaparecía en los encéfalos adultos, lo que implica que los astrocitos no responderían directamente a la actividad neuronal, por lo que habría que revisar todas las investigaciones en adultos basadas en la sinapsis tripartita.”
    1. El grupo de Sun no desarrolla el microscopio, ese tipo de aparatos lleva ya unos cuantos años utilizándose
    2.Si se entiende la frase “un tipo de receptor, concretamente para el neurotransmisor glutamato,” refiríendose al receptor de glutamato, de entre los distintos receptores para neurotransmisores se trata de una auténtica burrada!
    Si se entiende que se refiere a uno de los múltiples tipos de receptores que tenemos para glutamato, habría que especificar que desaparecen de la glía, no del encéfalo. En las neuronas siguen estando.
    3. Los astrocitos responderían a la actividad neuronal de otra forma…..

    • César

      Muchas gracias por el comentario.

      1. Efectivamente, no desarrolla la técnica sino una aplicación de la técnica. Por eso opto por “un microscopio de 2 fotones” que, no siendo posiblemente la expresión más afortunada, me permite centrarme en la parte que interesa.

      2. Hace referencia a la segunda acepción como, a mi modesto entender es obvio, como también me parece que se entiende que desaparecen de la glía, si se lee el párrafo entero. Es evidente que no todo el mundo es de la misma opinión.

      3. A investigar.

  • ufff

    Permitiéndome responder a Laura, eso no tiene ninguna consecuencia a nivel cognitivo, tu vas a ver, a recordar y a olvidar igual antes, que después de que se descubra que una proteína concreta se expresa más o menos en tus neuronas.
    Los adultos tenemos unas sinapsis que funcionan fantásticamente bien (en general) y que, eso si, funcionan distinto a las de los niños. Forma parte de la maduración del sistema nervioso.
    Desde esta semana sabemos que los astrocitos en adultos carecen de uno de los subtipos que hay (me salen de memoria 12) de receptores glutamatérgicos.

    • Laura Morrón

      ufff, gracias por la respuesta. Creo que no me he expresado correctamente. Al hablar de consecuencias cognitivas no quería decir a partir de ahora, que fuese a cambiar algo en mi cerebro por el mero hecho de que hayan descubierto algo más de su funcionamiento. Más bien de lo que he oído o he leído en diferentes ocasiones sobre las sinapsis de los adultos. Pero por tus palabras y explicaciones creo que ya entiendo mejor el alcance del descubrimiento. Lo dicho, muchas gracias!!

  • la sinapsis tripartita no existe en adultos

    […] la sinapsis tripartita no existe en adultos […]

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