Durante décadas, los libros de texto han descrito los axones, esas extensiones de las neuronas que transmiten impulsos eléctricos, como tubos uniformes. Pero nada es como pensábamos. Y un estudio reciente dirigido por investigadores de la Universidad Johns Hopkins ha desmantelado esta opinión. Según los nuevos hallazgos, Los axones tienen una morfología sorprendente.porque se parece más a un “collar de perlas” a nivel nanoscópico. Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para la comprensión de la señalización neuronal y podría modificar nuestra forma de entender enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista Neurociencia de la naturalezaCombina técnicas avanzadas de microscopía electrónica y modelos matemáticos para analizar los axones del ratón. Según el Dr. Shigeki Watanabe, líder del equipo, esta estructura no sólo es estéticamente intrigante, sino que también influye significativamente en cómo se propagan los potenciales de acción a lo largo de estas fibras neuronales.
Históricamente, los axones han sido considerados cilindros lisos y uniformes. Esta idea surgió de estudios del siglo pasado que analizaban los axones de los calamares, famosos por su gran tamaño, lo que los hacía más fáciles de analizar. Sin embargo, este nuevo trabajo revela que en los mamíferos los axones no son tubos continuos, sino que tienen nanoperlas: segmentos delgados intercalados con protuberancias de unos 200 nanómetros de diámetrosimilar a las perlas de un collar.
Esta estructura es tan pequeña que más allá del alcance de los microscopios ópticos convencionales. Los investigadores utilizaron microscopía electrónica de alta presión para congelar instantáneamente los tejidos y preservarlos en su estado natural, evitando las deformaciones que se producen con las técnicas de deshidratación. Según el doctor Shigeki Watanabe, líder del estudio, esta técnica permite mantener la forma real del axón, “como congelar una uva en lugar de convertirla en una pasa”.
Cabe señalar que los resultados muestran que Esta morfología no es un defecto o anomalía.. Por el contrario, está presente en axones amielínicos de ratones en múltiples contextos experimentales, desde cultivos celulares hasta tejido cerebral intacto. Esto refuerza la idea de que el nanoperlas Es una característica funcional y no un fenómeno accidental.
“¿Qué más da?”, podrías pensar. La forma del axón. No es simplemente una curiosidad anatómica; Tiene profundas implicaciones para su funcionamiento. Las varicosidades actúan como puntos de regulación que modifican la velocidad de los potenciales de acción, las señales eléctricas que transmiten información a través del sistema nervioso. Según el estudio, el tamaño y la disposición de estas cuentas se pueden ajustar dinámicamente en respuesta a estímulos externos.
En condiciones experimentales, se descubrió que la eliminación del colesterol de las membranas axonales hacía que las perlas fueran más pequeñas, lo que ralentizaba la transmisión de señales eléctricas. Por otro lado, estimulación eléctrica intensa varicosidades agrandadasacelerar temporalmente la conducción. Este mecanismo sugiere que los axones son mucho más plásticos de lo que se pensaba anteriormente, adaptándose rápidamente a las necesidades del organismo.
Los modelos matemáticos utilizados en el estudio han respaldado estos hallazgos. De hecho, las simulaciones basadas en la mecánica de las membranas muestran cómo los cambios en la tensión o rigidez de la membrana influyen directamente en la forma de las varicosidades.
El descubrimiento es útil para comprender trastornos como el Alzheimer y el Parkinson, donde la integridad de las membranas neuronales y el colesterol juegan un papel crucial. Estudios anteriores ya habían relacionado el desequilibrio del colesterol en el cerebro con la progresión de estas enfermedades. Ahora sabemos que este desequilibrio podría alterar la estructura nanoperlaafectando la transmisión eléctrica y contribuyendo al deterioro axonal.
El Dr. Watanabe señala que esta conexión podría abrirse nuevas líneas de investigación para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. En este sentido, examinar cómo las mutaciones genéticas o los factores ambientales afectan la morfología axonal podría ayudar a identificar biomarcadores tempranos de estas enfermedades y desarrollar terapias dirigidas.
Soñar es gratis, por eso en futuros estudios Los investigadores planean analizar muestras de tejido cerebral humano para ver si la estructura nanoperla Se mantiene en diferentes tipos de neuronas. y cómo se altera en pacientes con enfermedades neurodegenerativas. Esta información podría ser clave para comprender la progresión de estas patologías y diseñar intervenciones más efectivas.
Una parte esencial del estudio fue el modelado matemático de los axones. Los investigadores emplearon modelos de mecánica de membranas que explican cómo la tensión y la rigidez de la membrana generan la morfología observada. Según los resultados, la forma de las perlas surge de la minimización de la energía elástica, un principio físico que rige muchas estructuras biológicas.
Este enfoque también nos permitió predecir cómo los cambios ambientales, como la osmolaridad de los fluidos circundantes, afectan la estructura del axón. Por ejemplo, aumentar la concentración de azúcar en el ambiente disminuyó el tamaño de las perlas, mientras que disminuir la tensión en la membrana las agrandó.
Más allá de sus implicaciones médicas, este descubrimiento tiene un Impacto significativo en la enseñanza y difusión de la biología.. La visión tradicional de los axones como tubos lisos y uniformes ha sido un pilar en la comprensión del sistema nervioso. Pero actualizar esta imagen requiere no sólo modificar los libros de texto, ya que será necesario revisar los conceptos básicos de la señalización neuronal.
El Dr. Watanabe compara este cambio con redescubrir un aspecto esencial de una máquina que creíamos conocer bien. “Los axones son los cables que conectan nuestro cerebro y permiten funciones como el aprendizaje y la memoria. Comprender su verdadera forma y cómo funciona puede revolucionar nuestra comprensión de la neurociencia”, afirma.
Las nanoperlas axonales funcionan como Puntos de control dinámico que modulan la propagación de señales eléctricas en el cerebro. En lugar de ser simples “cables” de transmisión uniforme, los axones con estas varicosidades pueden ajustar la velocidad y eficiencia de los impulsos eléctricos dependiendo del entorno. Esto se consigue mediante cambios en el tamaño de las perlas, influenciados por factores como el colesterol en la membrana o la actividad neuronal. Estas modificaciones permiten que el axón adapte su funcionamiento a las demandas del sistema nervioso, asegurando una transmisión de información más eficiente y flexible.
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