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Estudio: El entrenamiento temprano del revelado y de la red de la célula perfecciona la reacción

Cuando se trata de entrenar los circuitos de los nervios para la ingeniería del tejido o los usos biomédicos, un nuevo estudio sugiere un parámetro dominante: Entréneles jovenes.

Las técnicas para entrenar a los circuitos de los nervios dirigidos implican generalmente el entrenar de ellos después de que las células se hayan madurado completo.

Usando las neuronas sensibles a la luz derivadas de las células madres del ratón, los investigadores en la Universidad de Illinois, Urbana-Chamán encontraron que el entrenamiento de ellas en el revelado de la célula y la formación tempranos de la red llevó a las mejorías duraderas en las conexiones, el responsivity y la expresión génica de la red neuronal resultante. Publicaron sus resultados en los partes científicos del gorrón.

Es como un perro viejo que aprende nuevos trucos comparado con un perrito joven. Cuando estamos entrenando a una red, si la estimulamos cuando sigue siendo como un perrito, podemos conseguir una mejor reacción al entrenamiento que si era ya maduro.”

Gelson Pagano-Díaz, autor y estudiante de tercer ciclo, Universidad de Illinois del estudio primer en el Urbana-Chamán

El entrenamiento de los nervios perfeccionado tiene muchos usos en bioingeniería y remedio regenerador. Por ejemplo, las personas de Illinois esperan utilizar los circuitos de los nervios entrenados para controlar el movimiento y el comportamiento de las máquinas miniatura del bio-híbrido.

Los tipos de mejorías rendidas por el entrenamiento temprano podían dar las máquinas y circulan más funciones y dan a investigadores un mando más exacto sobre esas funciones.

“Pues avance el campo de las máquinas del edificio con las células vivas, el poder estimular y programar las células y las redes neuronales con la luz temprano en su revelado podría ser una herramienta importante en nuestro depósito de la ingeniería,” dijo al líder Rashid Bashir, profesor de la bioingeniería y decano del estudio de la universidad de Grainger de la ingeniería en Illinois.

“Además, este trabajo podía tener implicaciones para la biología de desarrollo, el remedio regenerador y la investigación del cerebro.”

Para entrenar a las neuronas, los investigadores usados cronometraron pulsos de luz para estimular las células. Los investigadores comenzaron el régimen del entrenamiento cuando las células estaban temprano en su revelado - atados de células madres, llamados las carrocerías del embryoid, preparadas para convertirse en neuronas de motor. Continuaron el entrenamiento a medida que las células distinguidas, haciendo neuronas completo maduras, y más lejos continuadas le después de transferir las células a las placas para conectar y para formar los circuitos de los nervios.

Después compararon los circuitos entrenados tempranos con ésos cultivados primero y entrenaron más adelante - al método usual.

Los investigadores vieron varias diferencias entre los grupos, Pagano-Díaz dijo. En las neuronas entrenadas durante el revelado, vieron más extensiones el indicar de las conexiones entre las células, un aumento en los empaquetar del neurotransmisor enviados entre las células, y estructuraron más la despedida del nervio, indicando mayor estabilidad de red. Los efectos del entrenamiento temprano eran duraderos, mientras que las células entrenadas más adelante tendieron a tener reacciones transitorias.

“Usted puede pensar en las neuronas que son como atletas en el entrenamiento,” Pagano-Díaz dijo. “El estímulo liviano era como un entrenamiento regular para las neuronas - eran más fuerte y más atlética, e hicieron sus trabajos mejor.”

Para determinar la base subyacente para éstos cambia, los investigadores analizaba la actividad genética de las neuronas. Vieron un aumento en la expresión génica para los genes relacionados con la madurez de la red y la función de los nervios, indicando que el entrenamiento temprano habría podido alterar permanente caminos genéticos como las células desarrolladas, Bashir dijo.

Los investigadores están continuando explorar qué clase de actividades se podrían aumentar o programar por el entrenamiento temprano de la neurona en la fase de la carrocería del embryoid. Las carrocerías de Embryoid podrían ser componentes útiles de la edificio-cuadra para las máquinas biológicas, Pagano-Díaz dijo, y también mantiene la promesa para el remedio regenerador.

Los “estudios anteriores han mostrado que las carrocerías del embryoid con las neuronas de motor implantadas en los ratones que habían sido heridos podrían perfeccionar la regeneración del tejido,” a Pagano-Díaz dijeron.

“Si podemos perfeccionar o aumentar las funciones de estas carrocerías del embryoid antes de ponerlas en un modelo herido, después podríamos aumentar teóricamente la recuperación más allá de qué se ha visto con la inyección de él y después estimularlos más adelante.”

Source:
Journal reference:

Pagan-Diaz, G. J., et al. (2020) Modulating electrophysiology of motor neural networks via optogenetic stimulation during neurogenesis and synaptogenesis. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-020-68988-y.