Nuevo modelo para establecer conexiones neuronales

Investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández, han puesto de manifiesto un nuevo mecanismo por el que los axones –prolongación de las neuronas encargadas de transmitir el impulso nervioso– son guiados a través del sistema nervioso en desarrollo hasta su destino.

El estudio, publicado en la revista Current Biology, desvela el mecanismo molecular que ocurre en el interior de los axones en crecimiento que responde rápido a los factores de repulsión y de atracción que dirigen su camino.  

La proyección talamocortical constituye una de las conexiones más importantes del cerebro, ya que transmite la información de los órganos sensoriales hasta la corteza cerebral, donde la integración de esta información da lugar a la percepción y a la generación de respuestas adecuadas a los estímulos internos y externos.

El desarrollo aberrante de esta conexión podría estar implicado en algunas enfermedades neurológicas como el autismo o la epilepsia. Comprender la evolución de la proyección talamocortical es un desafío fundamental para la Neurociencia.

El papel de FLRT3

La investigadora del CSIC, Guillermina López-Bendito, explica que “los axones en crecimiento poseen una estructura muy dinámica en su extremo llamada cono de crecimiento que explora el entorno en busca de señales que indiquen al axón la dirección en la que debe crecer. Estas señales, llamadas moléculas de guía axonal, pueden estar fijas a un sustrato o ser difusibles, y pueden atraer o repeler a los axones. Los conos de crecimiento contienen receptores que reconocen estas moléculas de guía y traducen la información en una respuesta direccional”. 

Mediante la combinación de estudios de bioquímica, biología molecular y genética, los investigadores han demostrado que la molécula de atracción Netrina1 –guía axonal– está controlada por una proteína denominada FLRT3.

FLRT3 no se expresa en todos los axones en desarrollo sino en aquellos que requieren una regulación dinámica de la atracción por Netrina1. La presencia o ausencia de FLRT3 es crucial para determinar la trayectoria de los distintos axones y las neuronas con las que conectan.

De esta manera, conexiones axonales que se caracterizan por una organización espacial precisa, como la conexión talamocortical, se aseguran un desarrollo correcto durante la fase embrionaria.

Cada neurona del tálamo proyecta el axón hacia su respectiva área de la corteza cerebral y no a otras. “Demostramos que las proyecciones del tálamo que necesitan ser atraídas hacia zonas anteriores del cerebro expresan FLRT3, mientras que las que conectan con otras regiones no lo expresan”, ilustra López-Bendito. “Este descubrimiento supone un avance significativo a la hora de entender los mecanismos implicados en la formación de conexiones axonales en el cerebro, además de diseñar acciones futuras de reparación y/o regeneración del tejido neuronal”, concluye López-Bendito.