Resumen: Un nuevo estudio revela cómo las sinapsis eléctricas ayudan a los animales, incluidos los gusanos, a filtrar las entradas sensoriales y a tomar decisiones apropiadas para el contexto. Los investigadores descubrieron que estas sinapsis, mediadas por la proteína INX-1, conectan neuronas específicas en los gusanos, amortiguando señales irrelevantes y priorizando las esenciales.
Este mecanismo permite a los gusanos navegar de manera eficiente los gradientes de temperatura, evitando confusión. En los gusanos que carecen de la función INX-1, la hipersensibilidad a pequeños cambios de temperatura altera la capacidad de seleccionar comportamientos apropiados para el contexto.
Dado que las sinapsis eléctricas existen en muchos animales, incluidos los humanos, los hallazgos podrían proporcionar información sobre cómo el cerebro procesa la información sensorial para tomar decisiones. La investigación destaca un principio universal: las conexiones neuronales precisas son clave para filtrar las entradas sensoriales y guiar el comportamiento.
hechos importantes
- Filtrado neuronal: Las sinapsis eléctricas atenúan las señales débiles, lo que permite a los gusanos priorizar las entradas sensoriales relevantes para una navegación eficiente.
- Papel de la proteína INX-1: Las sinapsis eléctricas mediadas por INX-1 en las neuronas AIY activan un comportamiento específico del contexto en los gusanos.
- Implicaciones amplias: Mecanismos similares pueden regular procesos sensoriales en otros animales, incluidos los humanos, influyendo en la toma de decisiones y la percepción.
Fuente: Yale
Científicos de Yale y la Universidad de Connecticut han dado un gran paso adelante en la comprensión de cómo los cerebros de los animales toman decisiones, revelando un papel fundamental de las sinapsis eléctricas en el «filtrado» de la información sensorial.
Nueva investigación publicada en la revista la celdaMuestra cómo la configuración específica de las sinapsis eléctricas permite a los animales tomar decisiones apropiadas para el contexto, incluso cuando se enfrentan a estímulos sensoriales similares.
Los cerebros de los animales son bombardeados constantemente con información sensorial: imágenes, sonidos, olores y más. Para dar sentido a esta información, dicen los científicos, se requiere un sofisticado sistema de filtrado que se centre en detalles relevantes y permita al animal actuar en consecuencia.
Un sistema de filtrado de este tipo no bloquea el «ruido»: prioriza activamente la información según la situación. Centrarse en cierta información sensorial y desplegar un comportamiento específico del contexto se denomina «selección de acción».
Un estudio dirigido por Yale se centró en el gusano, DO. EleganciaSorprendentemente, esto proporciona un modelo poderoso para comprender los mecanismos neuronales de selección de acciones. DO. Elegancia puede aprender a preferir ciertas temperaturas; Cuando se encuentra en un gradiente de temperatura, utiliza una estrategia simple pero efectiva para navegar hacia su temperatura preferida.
Los gusanos primero se mueven a través de un gradiente hacia su temperatura preferida (un comportamiento llamado «migración en gradiente») – y una vez que identifican las condiciones de temperatura a su gusto, siguen esa temperatura, lo que les permite permanecer dentro de su rango preferido (un comportamiento llamado «isotermo»). seguimiento»).
Los gusanos pueden realizar estos comportamientos en comportamientos específicos del contexto, implementando una migración en gradiente cuando están lejos de su temperatura preferida y un seguimiento isotérmico cuando están cerca de la temperatura preferida.
Pero, ¿cómo gestionar el comportamiento correcto en la situación adecuada?
Para el nuevo estudio, los investigadores investigaron un tipo específico de conexión entre las células neuronales, llamadas sinapsis eléctricas, que difieren de las sinapsis químicas más ampliamente estudiadas.
Descubrieron que estas sinapsis eléctricas, mediadas por una proteína llamada INX-1, conectan un par específico de neuronas (neuronas AIY) responsables de controlar las decisiones de locomoción en el gusano.
«Cambiar este conductor eléctrico en un solo par de células puede cambiar lo que el animal elige hacer», dijeron Doris McConnell Duberg, profesora de neurociencia y biología celular en la Facultad de Medicina de Yale, y Daniel Colon-Ramos, autor correspondiente del estudio.
El equipo descubrió que estas sinapsis eléctricas no se limitan a transmitir señales, sino que actúan como un «filtro». En los gusanos con función INX-1 normal, la conexión eléctrica amortigua eficazmente las señales de las neuronas termosensoriales, lo que permite al gusano ignorar las diferencias débiles de temperatura y centrarse en los grandes cambios experimentados en el gradiente de temperatura.
Esto garantiza que los gusanos se muevan eficientemente a través del gradiente y hacia su temperatura preferida sin ser distraídos por señales irrelevantes para el contexto, como las que se experimentan en pistas isotérmicas a temperaturas no preferidas.
Sin embargo, en los gusanos que carecen de INX-1, las neuronas AIY se vuelven hipersensibles y responden con más fuerza a pequeñas fluctuaciones de temperatura. Esta hipersensibilidad hace que los gusanos respondan a estas pequeñas señales, atrapando a los animales en isotermas que no son su temperatura preferida.
Este seguimiento anormal de las isotermas en condiciones incorrectas afecta negativamente a la capacidad de los gusanos para moverse a lo largo de un gradiente de temperatura hacia su temperatura preferida.
«Es como ver a un pájaro confundido volar con las patas extendidas», dijo Colón-Ramos. «Las aves normalmente extienden sus patas antes de aterrizar, pero extenderlas en una situación incorrecta es perjudicial para el comportamiento y los objetivos normales del ave».
Dado que las sinapsis eléctricas se encuentran en todo el sistema nervioso de muchos animales, desde gusanos hasta humanos, los hallazgos tienen implicaciones importantes más allá del comportamiento de los gusanos.
«Los científicos podrán utilizar esta información para examinar cómo las conexiones dentro de neuronas individuales pueden cambiar la forma en que un animal percibe y responde a su entorno», dijo Colón-Ramos.
«Aunque los detalles específicos de la selección de acciones pueden variar, el principio subyacente del papel de las sinapsis eléctricas en la conexión de neuronas para alterar las respuestas a la información sensorial puede ser omnipresente.
«Por ejemplo, en nuestra retina, un grupo de neuronas llamadas ‘células amacrinas’ utilizan una configuración similar de sinapsis eléctricas para controlar la sensación visual a medida que nuestros ojos se adaptan a los cambios de luz».
Las configuraciones sinápticas son la forma en que los animales procesan y luego responden a la información sensorial, y los resultados revelados en un nuevo estudio sugieren que las configuraciones de las sinapsis eléctricas desempeñan un papel fundamental en la modificación de la forma en que las redes neuronales procesan la información sensorial específica del contexto para guiar la percepción y el comportamiento. Animales.
Colón-Ramos es codirector del Instituto Wu Tsai de Yale, dedicado al estudio de la cognición.
Los coautores principales del estudio son Agustín Almoril-Poras y Ana Calvo de Yale. Los coautores Jonathan Beegan, Malcolm Diaz García, Josh Hawke, Ahmed Alzobe, Elias Wisdom e Ivy Ren, todos de Yale; y Longgang Niu y Zhao-Wen Wang de la Universidad de Connecticut.
Fondos: Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias y un premio académico del Instituto Médico Howard Hughes.
Se trata de noticias de investigación en neurociencia.
Autor: Bess Connolly
Fuente: Yale
Contacto: Bess Connolly – Yale
Imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.
Investigación Básica: Acceso abierto.
«La configuración de las sinapsis eléctricas filtra la información sensorial para impulsar elecciones de comportamiento», por Daniel Colón-Ramos et al. la celda
Abstracto
La configuración de las sinapsis eléctricas filtra la información sensorial para impulsar elecciones de comportamiento.
Las configuraciones sinápticas subyacen a cómo el sistema nervioso procesa la información sensorial para producir una respuesta conductual.
Esto se comprende mejor en el caso de las sinapsis químicas, y sabemos mucho menos sobre cómo las configuraciones sinápticas eléctricas modulan el procesamiento de la información sensorial y los comportamientos específicos del contexto.
Descubrimos que la innexina 1 (INX-1), una proteína de unión gap que forma sinapsis eléctricas, es necesaria para implementar estrategias de comportamiento específicas del contexto que subyacen al comportamiento de la termotaxis. DO. Elegancia.
En este circuito bien definido, INX-1 integra dos interneuronas bilateralmente simétricas para integrar información sensorial durante el comportamiento migratorio a través de gradientes de temperatura.
en inx-1 En los mutantes, las interneuronas desacopladas exhiben una mayor excitabilidad y respuestas a estímulos sensoriales subumbrales debido al aumento de la resistencia de la membrana y la reducción de la capacitancia de la membrana, lo que resulta en respuestas anormales que extienden la duración de la carrera y detienen a los animales en el seguimiento de isotermas independiente del contexto.
Por lo tanto, la configuración conservada de las sinapsis eléctricas permite el procesamiento diferencial de información sensorial para implementar estrategias de comportamiento específicas del contexto.
