Las células de Purkinje cobran vida con excitación dependiente del estado

Dibujo de células de Purkinje (A) y células granulares (B) de paloma cerebelosa por Ramón y Cajal, 1899.

Fuente: Santiago Ramón y Cajal / Public Doman

Un nuevo estudio realizado por investigadores en la India ha descubierto que las células de Purkinje en el cerebelo cambian entre un estado "inactivo" silencioso y un estado de "estallido" explosivo. El estudio de septiembre de 2015, "La excitación sináptica mediada por el receptor AMPA impulsa el estallido dependiente del estado en las neuronas de las larvas de pez cebra de Purkinje", se publicó en eLife .

Usando una técnica revolucionaria, Mohini Sengupta y Vatsala Thirumalai, del Centro Nacional de Ciencias Biológicas (NCBS) en Bangalore, descubrieron que las células de Purkinje envían señales eléctricas en dos modos diferentes dependiendo del voltaje en la superficie de sus células.

Sola neurona de Purkinje del pez cebra llenada del tinte rojo.

Fuente: Cortesía de Rohit Suratekar y Mohini Sengupta

El primer modo, llamado el estado "abajo", se producía cuando el interior de la celda era más negativo en comparación con el exterior. En este estado, las células permanecieron en silencio hasta que llegaron las señales de una parte diferente del cerebro, en ese momento, enviaron una ráfaga de impulsos.

En el segundo modo, llamado estado "arriba", el interior de la celda era menos negativo en comparación con el exterior y las células de Purkinje enviaban impulsos de estallido a una velocidad constante. En este modo, estas células ignoraron cualquier impulso proveniente de otras partes del cerebro.

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El equipo de NCBS realizó su investigación sobre el pez cebra joven que son transparentes porque aún no han desarrollado un cráneo. Los investigadores pudieron hacer que las células específicas de Purkinje en estos peces brillen inyectando ADN en ellos.

"Lo que sea que esté haciendo el cerebelo, está haciendo mucho".

Cerebelo en rojo.

Fuente: Base de datos Wikimedia / Lifescience

El cerebelo (en latín para "pequeño cerebro") fue identificado por Leonardo da Vinci en 1504 cuando realizó la colada de cera del cerebro humano. Tradicionalmente, el cerebelo se considera el asiento del equilibrio, la propiocepción y la puesta a punto de las habilidades motrices, como servir una pelota de tenis, andar en bicicleta o tocar el piano.

Mi padre, Richard M. Bergland, era neurocirujano, neurocientífico, tenista de nivel nacional y autor de The Fabric of Mind (Viking). Mi padre estaba obsesionado con las células de Purkinje y el cerebelo. Él pasó esta obsesión a mí.

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Desde el principio, The Athlete's Way (St. Martin's Press) se ha construido en torno a un modelo de cerebro dividido que mi padre y yo creamos llamado "cerebro cerebro abajo" que asienta la función ejecutiva de los deportes en el cerebro (latín para "cerebro "), Y las habilidades automáticas, y la memoria muscular del rendimiento en el cerebelo. En P. 12, escribo:

Mi padre siempre ha estado fascinado con las células de Purkinje del cerebelo y su capacidad para mantener la memoria muscular. Cuando era un niño jugando al tenis todos los días, sus palabras hicieron eco en mi mente. "Tallar los surcos en el cerebelo, Chris. Piensa en martillear y forjar tu memoria muscular con cada golpe ".

Fuente: Cortesía de Viking

El cerebelo solo tiene un 10% de volumen cerebral pero contiene más del 50% de las neuronas totales del cerebro . Basado en este hecho, mi padre decía: "No sabemos exactamente qué está haciendo el cerebelo, pero sea lo que sea lo que está haciendo, está haciendo mucho".

En los últimos años, los estudios han encontrado que el cerebelo puede desempeñar un papel central en la función cognitiva y la creatividad. Las anomalías en el cerebelo y las neuronas de Purkinje también se han relacionado recientemente con los trastornos del espectro autista (TEA).

Los últimos hallazgos de NCBS indican que las células de Purkinje reciben una copia de las instrucciones enviadas a los músculos y luego generan un estallido de impulsos en respuesta. Los investigadores creen que la existencia de los estados 'arriba' y 'abajo' es un mecanismo que permite a las células de Purkinje 'elegir' escuchar estas instrucciones o ignorarlas.

Conclusión: las células de Purkinje y el cerebelo merecen la atención

Creo que las células de Purkinje y el cerebelo han sido subestimados por la corriente principal durante demasiado tiempo. Como neurocientífico, mi padre era un visionario que se sintió frustrado con las limitaciones de la tecnología de imágenes cerebrales para probar sus ideas e hipótesis radicales sobre las células de Purkinje y el cerebelo en su laboratorio. Esta es una razón por la que estaba emocionado de leer sobre el estudio de NCBS ayer y compartir sus hallazgos con usted aquí.

El cerebelo y las células de Purkinje permanecen enigmáticas. Es importante que los investigadores sigan recibiendo fondos para desarrollar mejores métodos y experimentos de imágenes cerebrales que mejoren nuestra comprensión de las neuronas de Purkinje y el cerebelo en el futuro.

Si desea leer más sobre las células de Purkinje y el cerebelo, consulte mis publicaciones anteriores en el blog de Psychology Today o extractos gratuitos de The Athlete's Way ,

• "¿Cómo se relacionan las células de Purkinje en el cerebelo con el autismo?"
• "El autismo, las células de Purkinje y el cerebelo están entrelazados"
• "Más investigación vincula el autismo y el cerebelo"
• "¿Cómo funciona la memoria muscular duradera a largo plazo?"
• "La neurociencia de saber sin saber"
• "No. 1 razón por la cual la práctica es perfecta "
• "La extraña neurociencia de olvidar cómo andar en bicicleta"
• "¿Quieres mejorar tus habilidades cognitivas? Ve a escalar un árbol! "
• "La Neurociencia del éxito perdurable de Madonna"
• "¿Cómo contrarresta su cerebelo la 'parálisis por análisis'?"
• "Los neurocientíficos descubren cómo la práctica hace al maestro"
• "¿Por qué el pensamiento excesivo hace que los atletas se ahoguen?"
• "El cerebelo influye profundamente en nuestros pensamientos y emociones"
• "La neurociencia de calmar a un bebé"
• "¿Por qué Overthinking sabotea el proceso creativo?"
• "El cerebelo puede ser el asiento de la creatividad"
• "La Neurociencia de la Imaginación"
• "¿Está relacionado el tamaño del cerebelo con la inteligencia humana?"
• "Superfluidez: descifrando el enigma de la flexibilidad cognitiva"

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