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Tipo nuevo de comunicación entre las células nerviosas en el cerebro descubierto

Un artículo publicado en procedimientos de la National Academy of Sciences proporciona la prueba evidente para un tipo nuevo de comunicación entre las células nerviosas en el cerebro.

Las conclusión pueden tener importancia para la prevención y el tratamiento de la epilepsia, y posiblemente en la exploración de otros aspectos de las funciones del cerebro, de procesos creativos del pensamiento a las enfermedades mentales tales como esquizofrenia.

El trabajo fue realizado en común por los científicos en el centro médico de SUNY Downstate en Brooklyn, Nueva York; Universidad de estado de Colorado en Fort Collins, Colorado; Facultad de Medicina del monte Sinaí en Manhattan, Nueva York; y la universidad de Newcastle en el Reino Unido. El autor importante era el Dr. Farid Hamzei-Sichani, estudiante de MD/PhD en el centro médico de Downstate, trabajando en el laboratorio de Rogelio Traub, Doctor en Medicina, profesor de la fisiología y de la farmacología y de la neurología en SUNY Downstate.

La epilepsia al grupo de desordenes caracterizados por el acontecimiento periódico de capturas espontáneas todavía afecta a áspero una mitad del un por ciento de la población de los E.E.U.U., y a un porcentaje más alto en países en vías de desarrollo. En aproximadamente una mitad de pacientes, las capturas no son controladas correctamente por tratamientos disponibles. Los problemas pueden presentarse en la capacidad de pacientes de funcionar en casa y en sociedad.

Los ataques epilépticos se miran acostumbradamente para reflejar un desequilibrio entre la capacidad de las células nerviosas de excitar uno otro, por una parte, y de inhibir uno otro, por otra parte. La excitación y la inhibición ocurren porque la actividad de las células nerviosas lleva a la baja de las substancias químicas determinadas llamadas los neurotransmisores en las uniones especializadas que se llaman las sinapsis químicas. Los neurotransmisores difunden a través de un espacio minúsculo entre las células nerviosas, y después atan a las proteínas (llamadas los receptores) en otras células nerviosas. El atar de un neurotransmisor a un receptor a su vez causa la excitación o la inhibición en las otras células nerviosas.

Éste es los medios de la comunicación clásicos entre las células nerviosas, y miente en la base la mayor parte de la comprensión actual de cómo los músculos de la información y de los mandos de procesos del cerebro en la captura de body.* A se suponen para ocurrir cuando hay demasiada excitación sináptica química, y/o no suficiente inhibición.

Hay, sin embargo, otros medios para que las células nerviosas comuniquen el uno con el otro, llamados las uniones del entrehierro. Las uniones del entrehierro permiten que la corriente eléctrica fluya directamente a partir de una célula a otra, sin la participación de la baja y de la difusión de las substancias químicas del transmisor, y se pueden pensar en como 'cortocircuitos que conectan o que cortan a través de los caminos con los cuales las células comunican normalmente.

Las uniones del entrehierro se encuentran en muchas partes de la carrocería, tales como el corazón. Las uniones del entrehierro entre las células nerviosas se han estudiado más en vertebrados más viejos (tales como pescados) y en invertebrados (tales como sanguijuelas y ángulos de deriva); además, las uniones del entrehierro en los mamíferos se han estudiado que existen entre las células nerviosas que producen la inhibición es decir, entre las células que no están implicadas sobre todo en ataques epilépticos. Las uniones del entrehierro entre las células excitadoras en el cerebro mamífero no han sido parte tradicionalmente del pensamiento en neurólogos.

Una fuente de la idea que las uniones del entrehierro fueran vital importantes en epilepsia vino de observaciones de las ondas cerebrales se registran que momentos antes que una captura comienza: estas ondas pueden ocurrir en mismo los de alta frecuencia, 100 veces por segundo o aún más. Que observación, y otros experimentos realizados en Europa que comienza hace 10 años, llevado uno de los autores del artículo de PNAS (Rogelio Traub, en SUNY Downstate) a proponer una hipótesis nueva: las células nerviosas ese excitadoras las células más críticas de la generación de ataques epilépticos también son acopladas juntas por las uniones del entrehierro; es decir, las uniones del entrehierro no se lindan a las células que producen la inhibición. Además, las uniones del entrehierro entre las células excitadoras fueron predichas para ocurrir en un lugar inesperado: los axones de las células (el axón es la parte de la célula que permite la propagación de una señal sobre distancias largas).

Tal hipótesis era naturalmente polémica. Los científicos quisieron ver estas uniones propuestas del entrehierro. Pero las uniones del entrehierro son minúsculas, y verlas requieren el uso de un microscopio electrónico, un instrumento capaz de resolver a los detalles estructurales que son más pequeños que la longitud de onda de los detalles de la luz visible en la escala de diez de angstromes (un angstrom es áspero el diámetro de un átomo de hidrógeno). El uso del microscopio electrónico para examinar las estructuras minúsculas en células nerviosas es un interés especial del Dr. Patrick Hof de la Facultad de Medicina del monte Sinaí, otro de los autores de PNAS. Además, en el estudio de las uniones del entrehierro, el uso del microscopio electrónico se ensambla a menudo con las técnicas químicas (del anticuerpo) que permiten que uno determine qué proteínas están presentes dentro de las uniones. Tales técnicas fueron promovidas por el Dr. Juan Rash de la universidad de estado de Colorado, y aplicadas por el Dr. Naomi Kamasawa en laboratorio del Dr. Rash's: ambos son también autores del artículo de PNAS.

El artículo de PNAS por Hamzei-Sichani y otros proporciona las primeras pruebas de microscopio electrónico (o las pruebas ultraestructurales) para las uniones del entrehierro en los axones de las células nerviosas excitadoras en el cerebro mamífero. Se preveía que las uniones del entrehierro en este sitio, en los axones, actuaran como cortocircuitos para las señales del nervio y produjeran diafonía.” Los nuevos datos plantean la pregunta provocativa si la diafonía es un aspecto de la función normal del cerebro.

Cuáles son las implicaciones para la epilepsia” primero, más necesita ser aprendida sobre la distribución de las uniones del entrehierro qué células nerviosas las tienen, donde en las células están situaron, y cómo sea controlaron (es decir se pueden las uniones del entrehierro abrir o cerrar por las señales químicas)” en segundo lugar, más necesitan ser aprendidas sobre exactamente cómo las uniones del entrehierro contribuyen a las ondas cerebrales muy rápidas que pueden presagiar una captura. Y finalmente, necesita ser determinada si la atenuación o la prevención de estas ondas cerebrales muy rápidas puede prevenir capturas. Al igual que virtualmente siempre el caso en biomedecina, cada descubrimiento crea la necesidad de más experimentos.

Cuál está sin obstrucción el caso, sin embargo, consiste que una nueva dirección entera está abriendo en la comprensión de los orígenes de la epilepsia, y en la concepción de nuevas aproximaciones al tratamiento y a la prevención.

El modelo clásico de cómo las neuronas comunican fue presentado en 1943 por Warren McCulloch y Gualterio Pitts, cuando las primeras calculadoras numéricas eran consideradas, y el McCulloch-Pitts que el modelo sugirió que las neuronas comunican en una moda binaria, representada por un 1 para encender y un 0 para no encender, mucho como funciones modernas de una computador.

Mientras que es común decir que un cerebro mamífero funciona como una computador, esto es una idea algo defectuosa, en parte porque la observación del laboratorio de Traub sugiere que las uniones del entrehierro causen 'cortocircuitar como parte de las funciones normales del cerebro. (La computador real de A no podría funcionar si cortocircuitó.) Es posible que estos cortocircuitos en el cerebro mamífero aumentan generalmente la función y la adaptación del cerebro al ambiente, por ejemplo permiso el pensamiento creativo, el combinar de hechos aislados en nuevas ideas.

Además, el Dr. Jeremy Coplan, un profesor de la psiquiatría en SUNY Downstate - ha propuesto que la despedida excesiva de estos circuitos a lo largo de uniones del entrehierro puede desempeñar un papel en psicosis y episodio maníaco.