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Correlación entre morfología de neuronas y neurotransmisores

Correlación entre morfología de neuronas y neurotransmisores


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¿Se conocen correlaciones estadísticas significativas (positivas o negativas) entre el tipo de morfología de las neuronas y los neurotransmisores que utilizan (presinápticos, es decir, transmisores que se liberan, y postsinápticos, es decir, transmisores que se reciben)?

Esta pregunta asume que se ha definido un conjunto definido de tipos de morfología. La respuesta depende de esta definición, por supuesto.


Sí, al menos para los neurotransmisores que libera una determinada célula.

En cuanto a los neurotransmisores a los que responde una célula, es mejor pensar en términos de expresión del receptor. La mayoría de las neuronas expresarán receptores para muchos neurotransmisores diferentes. Es demasiado amplio para entrar en todos ellos en una respuesta aquí.

En cuanto a los transmisores que liberan las células, los tipos morfológicos de neuronas se asocian muy a menudo con la liberación de neurotransmisores particulares. En la corteza, por ejemplo, las células piramidales liberan principalmente glutamato, mientras que hay potencialmente docenas de tipos morfológicos (nuevamente, dependiendo de cómo los defina) que liberan GABA; en el cerebelo, las neuronas de Purkinje liberan GABA, mientras que las células granulares liberan glutamato.

Sin embargo, tenga cuidado: algunos términos como "célula granular" no se refieren realmente a un tipo morfológico especial. En realidad, solo están describiendo "células pequeñas muy próximas": pueden ser de tipos completamente diferentes en diferentes regiones del cerebro. Realmente no tiene sentido hacer este tipo de preguntas para el cerebro en su conjunto, hay que estudiar regiones cerebrales individuales, cada una de las cuales está organizada de manera bastante diferente a las demás.


La morfología postsináptica especializada mejora la dilución de neurotransmisores y la señalización de alta frecuencia en una sinapsis auditiva

El procesamiento sensorial en el sistema auditivo requiere que las sinapsis, las neuronas y los circuitos codifiquen la información con una precisión temporal y espectral particularmente alta. En la papila anfibia, las frecuencias de sonido de hasta 1 kHz se codifican a lo largo de una matriz tonotópica de células ciliadas y se transmiten a las fibras aferentes mediante una transmisión sináptica rápida y repetitiva, lo que promueve el bloqueo de fase entre las células presinápticas y postsinápticas. Aquí, hemos combinado microscopía electrónica de sección en serie, registros electrofisiológicos emparejados y simulaciones de difusión de Monte Carlo para examinar mecanismos novedosos que facilitan la transmisión sináptica rápida en el oído interno de las ranas (Rana catesbeiana y Rana pipiens). Las reconstrucciones anatómicas tridimensionales revelan contactos especializados en forma de columna entre las fibras aferentes individuales y las células ciliadas que están rodeadas por grandes regiones abiertas de espacio extracelular. Las simulaciones de difusión morfológicamente realistas sugieren que estas ampliaciones locales en la eliminación del transmisor de velocidad del espacio extracelular y reducen el desbordamiento entre las sinapsis vecinas, minimizando así la desensibilización del receptor postsináptico y mejorando la sensibilidad durante la transmisión de señal prolongada. Además, las EPSC evocadas en las fibras aferentes no se ven afectadas por el bloqueo del transportador de glutamato, lo que sugiere que la difusión y dilución del transmisor, y no la captación, juegan un papel principal en la aceleración de la neurotransmisión y aseguran la fidelidad en estas sinapsis.

Palabras clave: difusión auditiva glutamato células ciliadas cinta sinapsis sinapsis.

Copyright © 2014 los autores 0270-6474 / 14 / 348358-15 $ 15.00 / 0.

Cifras

Comparación de diferentes fibras-cintas aferentes ...

Comparación de diferentes morfologías de contacto de sinapsis fibra-cinta aferente. A , Espaciado de sinapsis de la cinta ...

TBOA, un bloqueador del transportador de glutamato, ...

TBOA, un bloqueador del transportador de glutamato, no altera significativamente la transmisión sináptica en el cabello ...

Efectos de CTZ, un bloqueador de la desensibilización del receptor AMPA, sobre las sinapsis de las células ciliadas.…

Las conexiones sinápticas espaciosas y espinosas tienen ...

Las conexiones sinápticas espaciosas, en forma de espina, tienen grandes ECVF locales que apoyan el glutamato sináptico rápido ...

La desensibilización de los AMPAR rápidos es ...

La desensibilización de los AMPAR rápidos es muy sensible al transcurso del tiempo del transmisor. A ,…

Lanzamiento de alta frecuencia de un solo ...

La liberación de alta frecuencia de una sola sinapsis puede causar desensibilización tanto local como indirecta.…

El transporte activo hace poco para ...

El transporte activo hace poco para dar forma a la señalización sináptica rápida. A , Alejado ...

Los ECVF locales ampliados mejoran la señalización ...

Los ECVF locales agrandados mejoran la señalización en una variedad de posibles condiciones de señalización fisiológica.…

Comparando la confiabilidad entre especies con…

Comparación de confiabilidad entre especies con diferentes condiciones de cableado. La fiabilidad (medida como ...


Abstracto

La clásica respuesta de lucha o huida a la amenaza percibida es un fenómeno nervioso reflexivo que tiene obvias ventajas de supervivencia en términos evolutivos. Sin embargo, los sistemas que organizan la constelación de conductas de supervivencia reflexiva después de la exposición a la amenaza percibida pueden, en algunas circunstancias, desregularse en el proceso. La desregulación crónica de estos sistemas puede conducir a un deterioro funcional en ciertos individuos que se vuelven & # x0201c psicológicamente traumatizados & # x0201d y sufren de trastorno de estrés postraumático (PTSD). Un conjunto de datos acumulados durante varias décadas ha demostrado anomalías neurobiológicas en pacientes con PTSD. Algunos de estos hallazgos ofrecen información sobre la fisiopatología del PTSD, así como la vulnerabilidad biológica de ciertas poblaciones para desarrollar PTSD. síndromes.


Del metabolismo energético a la cognición

El cerebro consume una inmensa cantidad de energía en relación con el resto del cuerpo. Por tanto, es probable que los mecanismos implicados en la transferencia de energía de los alimentos a las neuronas sean fundamentales para el control de la función cerebral. Los procesos que están asociados con la gestión de la energía en las neuronas pueden afectar la plasticidad sináptica 32 (Figura 2), lo que podría explicar cómo los trastornos metabólicos pueden afectar los procesos cognitivos. Curiosamente, la función sináptica puede, a su vez, alterar la energía metabólica, permitiendo que los procesos mentales influyan en la función somática a nivel molecular. El BDNF es un excelente ejemplo de una molécula de señalización que está íntimamente relacionada tanto con el metabolismo energético como con la plasticidad sináptica: puede involucrar señales metabólicas para afectar la función cognitiva 32. El BDNF es más abundante en áreas del cerebro asociadas con la regulación cognitiva y metabólica: el hipocampo y el hipotálamo, respectivamente 33. Aprender a realizar una tarea aumenta la plasticidad sináptica mediada por BDNF en el hipocampo 34, 35 y la deleción genética del BDNF gen afecta la formación de la memoria 36, ​​37. La variante Met del polimorfismo Val66Met BDNF, un genotipo común en humanos que está relacionado con el tráfico anormal y la secreción de BDNF en las células neuronales 38, se asocia con el funcionamiento anormal del hipocampo y el procesamiento de la memoria 39. A su vez, también se ha demostrado que el BDNF influye en múltiples parámetros del metabolismo energético, como la supresión del apetito 40, 41, la sensibilidad a la insulina 42, 43 y el metabolismo de la glucosa 44 y de los lípidos 45. Además, el receptor hipotalámico de melanocortina 4, que es crucial para el control del balance energético, regula la expresión de BDNF en el hipotálamo medial ventral 46, apoyando una asociación entre el metabolismo energético y la plasticidad sináptica. En roedores, se ha demostrado que una reducción en el metabolismo energético provocada por la infusión de una dosis alta de vitamina D3 en el cerebro elimina los efectos del ejercicio en los efectores posteriores de la plasticidad sináptica mediada por BDNF, como la proteína quinasa dependiente de calcio / calmod-ulina. II (CaMKII), sinapsina I y proteína de unión al elemento sensible al AMP cíclico (CRE) (CREB) 32. En los humanos, una de novo La mutación en TrkB, un receptor de BDNF, se ha relacionado con la obesidad hiperfágica, así como con deficiencias en el aprendizaje y la memoria 47. Aunque el metabolismo energético y la plasticidad sináptica mediada por BDNF parecen estar interconectados, los estudios adicionales son cruciales para determinar los límites de esta relación para la modulación de la función cognitiva.

La dieta y el ejercicio pueden afectar la producción de energía mitocondrial, que es importante para mantener la excitabilidad neuronal y la función sináptica. La combinación de ciertas dietas y ejercicio puede tener efectos aditivos sobre la plasticidad sináptica y la función cognitiva. El ATP producido por las mitocondrias podría activar el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF1), que apoyan la plasticidad sináptica y la función cognitiva. Las moléculas que equilibran la energía, como la ubicua creatina quinasa mitocondrial (uMtCK), la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) y la proteína de desacoplamiento 2 (UCP2) 141, 146, interactúan con el BDNF para modular la plasticidad sináptica y la cognición. El exceso de producción de energía provocado por una alta ingesta calórica o el ejercicio extenuante da como resultado la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Cuando los niveles de ROS superan la capacidad amortiguadora de la célula, la plasticidad sináptica y la función cognitiva se ven comprometidas, probablemente debido a una reducción en las acciones de los moduladores de transducción de señales como el BDNF. El metabolismo energético también puede afectar a moléculas como el regulador de información silencioso 1 (SIRT1), una histona desacetilasa que contribuye a la reducción de ROS y promueve las modificaciones de la cromatina que subyacen a las alteraciones epigenéticas que podrían afectar la cognición 146. Sobre la base de su susceptibilidad demostrada a la modificación epigenética 73, otro objetivo potencial de los efectos de la dieta en la epigenética es el BDNF gene. Dos hallazgos principales apoyan un mecanismo por el cual el ejercicio, similar a la dieta, mejora los procesos cognitivos a través de efectos sobre el metabolismo energético y la plasticidad sináptica. Primero, la combinación de ejercicio y ciertas dietas eleva la expresión de uMtCK, AMPK y UCP2, lo que podría afectar la homeostasis energética y la plasticidad cerebral. En segundo lugar, la interrupción de la homeostasis energética durante la marcha voluntaria de las ruedas abolió los efectos del ejercicio sobre las acciones de los productos finales BDNF y BDNF que son importantes para el aprendizaje y la memoria, lo que sugiere que el metabolismo energético influye en la función del BDNF 147.

El mecanismo por el cual el BDNF afecta el metabolismo y la plasticidad sináptica parece implicar el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF1) 48. El IGF1 se sintetiza en el hígado, en el músculo esquelético y en todo el cerebro, mientras que los receptores de IGF1 cerebrales se expresan principalmente en el hipocampo 49. Una reducción de la señalización de IGF1 en roedores da como resultado hiperglucemia y resistencia a la insulina, y la infusión de IGF1 en el cerebro disminuye los niveles de insulina plasmática y aumenta la sensibilidad a la insulina 50. IGF1 también es compatible con el crecimiento y la diferenciación nerviosa, la síntesis y liberación de neurotransmisores 51 y la plasticidad sináptica 52, y podría contribuir a mantener la función cognitiva después de lesiones cerebrales 53, 54, diabetes 55 y envejecimiento 56. Se ha demostrado que IGF1 en roedores arrastra vías descendentes similares al BDNF, como el sistema de señalización Akt 57. Curiosamente, el ácido docosahexaenoico (DHA) de ácidos grasos omega-3 estimula la plasticidad neuronal a través de la vía Akt 58, lo que sugiere que la activación de Akt podría ser crucial para integrar los efectos de las señales derivadas de los alimentos en la plasticidad cerebral. La vía de señalización de fosfatidil-inositol 3-quinasa (PI3K) / Akt / diana de rapamicina en mamíferos (mTOR) parece integrar los efectos de BDNF e IGF1 sobre el metabolismo energético, la plasticidad sináptica y el aprendizaje y la memoria (Figura 3).

El ácido docosahexaenoico (DHA), ácido graso omega-3, que los seres humanos obtienen principalmente de la dieta del pescado, puede afectar la función sináptica y las capacidades cognitivas al proporcionar fluidez a la membrana plasmática en las regiones sinápticas. El DHA constituye más del 30% de la composición total de fosfolípidos de las membranas plasmáticas en el cerebro y, por lo tanto, es crucial para mantener la integridad de la membrana y, en consecuencia, la excitabilidad neuronal y la función sináptica. El DHA dietético es indispensable para mantener la permeabilidad iónica de la membrana y la función de los receptores transmembrana que apoyan la transmisión sináptica y las capacidades cognitivas. Los ácidos grasos omega-3 también activan vías metabólicas generadoras de energía que posteriormente afectan a moléculas como el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF1). El IGF1 se puede producir en el hígado y en el músculo esquelético, así como en el cerebro, por lo que puede transmitir mensajes periféricos al cerebro en el contexto de la dieta y el ejercicio. El BDNF y el IGF1 que actúan en los receptores presinápticos y postsinápticos pueden activar sistemas de señalización, como la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) y los sistemas de proteína quinasa II dependiente de calcio / calmodulina (CaMKII), que facilitan la transmisión sináptica y apoyan la potenciación a largo plazo que está asociado con el aprendizaje y la memoria. También se ha demostrado que el BDNF participa en la modulación de la plasticidad sináptica y la función cognitiva a través de la vía de señalización fosfatidilinositol 3-quinasa (PI3K) / Akt / diana de rapamicina en mamíferos (mTOR). Las actividades de las vías de señalización de mTOR y Akt también están moduladas por señales metabólicas como la insulina y la leptina (no mostradas). 4EBP, proteína de unión al factor 4E de iniciación de la traducción eucariota CREB, proteína de unión al elemento sensible al AMP cíclico (CRE) IGFR, receptor del factor de crecimiento similar a la insulina IRS1, sustrato del receptor de insulina 1 p70S6K, quinasa p70 S6.

Las alteraciones en la homeostasis energética se han relacionado con la patobiología de varias enfermedades mentales, por lo que el manejo dietético se está convirtiendo en una estrategia realista para tratar los trastornos psiquiátricos. Numerosos estudios han encontrado que podría existir una asociación entre el metabolismo anormal (diabetes tipo II, obesidad y síndrome metabólico) y trastornos psiquiátricos 59. En un gran estudio de pacientes con depresión maníaca 60 o esquizofrenia 61, 62, se encontró que la tasa de diabetes era más alta que en la población general (1,2% de las personas de 18 y # x0201344 años y 6,3% de las personas de 45 y # x0201364 años). 163). La prevalencia global de diabetes en un grupo de 95 pacientes con esquizofrenia fue del 15,8%, y aumentó al 18,9% a los 61 años, mientras que la diabetes en 203 pacientes con maníaco-depresión osciló entre el 2,9% en pacientes de aproximadamente 30 años y el 25%. en pacientes de 75 & # x0201379 años de edad de 60. Sin embargo, es difícil determinar una relación de causa y efecto entre la diabetes y los trastornos psiquiátricos en estos estudios, dado que la esquizofrenia, la depresión maníaca y otros trastornos psiquiátricos están asociados con una mala calidad de vida y los efectos secundarios de la medicación antipsicótica. Sobre la base de sus efectos sobre la plasticidad sináptica y el metabolismo energético, el BDNF ha sido el foco de la investigación sobre las hipótesis actuales de la esquizofrenia y la depresión 63 & # x02013 66. Los niveles bajos de BDNF en plasma se asocian con alteraciones del metabolismo de la glucosa y diabetes tipo II 67, y el BDNF está reducido en el hipocampo, en diversas áreas corticales 68 y en el suero 69 de pacientes con esquizofrenia. En ratones, la deleción genética del receptor TrkB en el prosencéfalo produce un comportamiento similar al esquizofrénico 70. Además, los niveles de BDNF se reducen en el plasma de pacientes con depresión mayor 71, y la administración crónica de antidepresivos eleva los niveles de BDNF del hipocampo 72. Un estudio reciente en roedores demostró que el estrés por derrota, un modelo animal de depresión, indujo una represión duradera de las transcripciones de BDNF, mientras que el tratamiento antidepresivo revirtió esta represión al inducir la acetilación de histonas 73. Aunque la evidencia no es concluyente para argumentar que el BDNF tiene un papel en la mediación de la depresión o la esquizofrenia, cada vez está más claro que la mayoría de los tratamientos para la depresión o la esquizofrenia, es decir, el ejercicio y las drogas, involucran la acción del BDNF.


Biología de la depresión: neurotransmisores

imagen de Patrick Hoesly (lic) Se han realizado muchas investigaciones sobre las causas de la depresión. Ahora vamos a tener una breve discusión de los muchos factores biológicos, psicológicos y sociales que se han identificado como relacionados con el trastorno depresivo mayor.

Biología de los trastornos depresivos

Es posible que haya escuchado que la depresión es el resultado de un simple desequilibrio de las sustancias químicas del cerebro. Aunque los químicos cerebrales son ciertamente parte de la causa, esta explicación es demasiado simple. Incluso considerando la dimensión biológica de la depresión, el cerebro tiene múltiples capas de problemas involucrados.

Neuroquímica

El cerebro utiliza una serie de sustancias químicas como mensajeros para comunicarse con otras partes de sí mismo y dentro del sistema nervioso. Las células nerviosas son el tipo principal de células del sistema nervioso. Estos se llaman neuronas. Se comunican a través de mensajeros químicos, llamados neurotransmisores. Estos mensajeros son liberados y recibidos por muchas neuronas del cerebro. Las neuronas se comunican constantemente entre sí mediante el intercambio de neurotransmisores. Este sistema de comunicación es esencial para todas las funciones del cerebro.

Una neurona tiene un cuerpo celular y una estructura en forma de cola llamada axón. Las neuronas están separadas por un espacio diminuto llamado sinapsis. En un escenario simple, una neurona (el emisor) envía un mensaje de neurotransmisor a través de la sinapsis a la siguiente neurona (el receptor). La neurona receptora es activada por cualquier sustancia química que acaba de recibir y comunica la señal por la cadena a la siguiente neurona. El extremo receptor de una neurona tiene receptores que reciben las señales químicas. Cuando la señal de coincidencia perfecta o el neurotransmisor llega a su receptor a través del pequeño espacio, el receptor se activa. Luego envía el mensaje a la siguiente neurona a través de un neurotransmisor. Por ejemplo, si alguien tiene que atravesar muchas puertas cerradas con cada puerta detrás de otra puerta cerrada, se necesita la llave correcta. Si la primera puerta se abre con la llave correcta, entonces la persona puede pasar a la siguiente puerta con la siguiente llave y así sucesivamente.

En la música, no son solo las notas las que componen una melodía. También son los espacios o descansos entre las notas los que hacen que cada nota se destaque y sea distinta. Es exactamente lo mismo con respecto a los neurotransmisores y las sinapsis. Es necesario que haya un momento de tranquilidad entre los mensajes de los neurotransmisores para que esos mensajes tengan algún significado. Es importante que se permita que los receptores se reinicien y se desactiven entre mensajes para que puedan estar listos para recibir la próxima ráfaga de neurotransmisores. Para lograr este "restablecimiento", los receptores se relajan y liberan sus neurotransmisores capturados de regreso al pequeño espacio donde aproximadamente el 90% de ellos son absorbidos nuevamente (en un proceso llamado recaptación) por la neurona emisora ​​original. Los neurotransmisores se vuelven a empaquetar y reutilizar la próxima vez que sea necesario enviar un mensaje a través de la sinapsis. Aunque esto parece un conjunto complicado de pasos, todo este ciclo de transmisión de información ocurre en el cerebro en cuestión de segundos. Cualquier problema que interrumpa el buen funcionamiento de esta cadena de eventos químicos puede afectar negativamente tanto al cerebro como al sistema nervioso.

La depresión se ha relacionado con problemas o desequilibrios en el cerebro, específicamente con los neurotransmisores serotonina, norepinefrina y dopamina. Es muy difícil medir realmente el nivel de neurotransmisores en el cerebro de una persona y su actividad. Lo que sí sabemos es que se sabe que los medicamentos antidepresivos, que se utilizan para tratar los síntomas de la depresión, actúan sobre estos neurotransmisores particulares y sus receptores. Hablaremos más sobre los medicamentos antidepresivos en la sección de tratamiento de este centro.

El neurotransmisor serotonina participa en el control de muchas funciones corporales importantes, como el sueño, la agresión, la alimentación, el comportamiento sexual y el estado de ánimo. La serotonina es producida por neuronas serotoninérgicas. La investigación actual sugiere que una disminución en la producción de serotonina por estas neuronas puede causar depresión en algunas personas y, más específicamente, un estado de ánimo que puede hacer que algunas personas se sientan suicidas.

En la década de 1960, la "hipótesis de las catecolaminas" era una explicación popular de por qué las personas desarrollaban depresión. Esta hipótesis sugirió que una deficiencia del neurotransmisor norepinefrina (también conocida como noradrenalina) en ciertas áreas del cerebro era responsable de crear un estado de ánimo deprimido. Investigaciones más recientes sugieren que hay un grupo de personas con depresión que tienen niveles bajos de norepinefrina. Los estudios de autopsias muestran que las personas que han experimentado múltiples episodios depresivos tienen menos neuronas noradrenalínicas que las personas que no tienen antecedentes depresivos. Sin embargo, los resultados de la investigación también nos dicen que no todas las personas experimentan cambios de humor en respuesta a la disminución de los niveles de noradrenalina. Algunas personas que están deprimidas en realidad muestran más de lo normal dentro de las neuronas que producen norepinefrina. Estudios más actuales sugieren que en algunas personas, los niveles bajos de serotonina desencadenan una caída en los niveles de norepinefrina, lo que luego conduce a la depresión.

Otra línea de investigación ha investigado los vínculos entre el estrés, la depresión y la noradrenalina. La norepinefrina ayuda a nuestros cuerpos a reconocer y responder a situaciones estresantes. Los investigadores sugieren que las personas que son vulnerables a la depresión pueden tener un sistema noradrenalinérgico que no maneja los efectos del estrés de manera muy eficiente.

El neurotransmisor dopamina también está relacionado con la depresión. La dopamina juega un papel importante en el control de nuestro impulso de buscar recompensas, así como en nuestra capacidad para obtener una sensación de placer. Los niveles bajos de dopamina pueden, en parte, explicar por qué las personas con depresión no obtienen la misma sensación de placer de las actividades o de las personas que tenían antes de deprimirse.

Además, nuevos estudios muestran que otros neurotransmisores como la acetilcolina, el glutamato y el ácido gamma-aminobutírico (GABA) también pueden desempeñar un papel en los trastornos depresivos. Se necesita más investigación para comprender su papel en la química cerebral de la depresión.


Fisiología y farmacología de las neuronas centrales de mamíferos en cultivo celular

Este capítulo examina la fisiología y farmacología del sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos en un cultivo celular de muestra. Los intereses actuales en la neurobiología se centran en la forma y función de las neuronas del SNC de mamíferos. La complejidad anatómica del SNC de mamíferos intacto y la relativa inaccesibilidad de sus constituyentes celulares plantean dificultades especiales para los en vivo investigar. El estudio de cultivos celulares, es decir, cultivos derivados de placas de células disociadas y que consisten principalmente en monocapas de células del SNC de mamíferos, son especialmente atractivos para el análisis detallado del comportamiento celular, las interacciones y la capacidad de respuesta farmacológica. Pero existen limitaciones en un estudio de cultivo celular: (1) variabilidad entre conjuntos de cultivos, (2) falta de la organización normal de neuronas en grupos nucleares compuestos por células con propiedades sinápticas y celulares similares, (3) alteración de la estructura anatómica normal y la relación fisiológica entre neuronas y células gliales, y (4) el impacto relativamente desconocido de la morfología celular alterada, necesaria por el crecimiento bidimensional, sobre la integración sináptica.


Relación entre la conectividad de entrada, la morfología y el ajuste de la orientación de las células piramidales de capa 2/3 en la corteza visual del ratón

Las células piramidales neocorticales (PC) muestran especializaciones funcionales definidas por su conectividad de circuito excitador e inhibitorio. Para las PC de capa 2/3 (L2 / 3), se sabe poco sobre la relación detallada entre sus propiedades de respuesta neuronal, estructura dendrítica y su conectividad de circuito subyacente a nivel de células individuales. Aquí, nos preguntamos si las PC L2 / 3 en la corteza visual primaria del ratón (V1) difieren en sus patrones funcionales de conectividad intra e interlaminar, y cómo esto se relaciona con las diferencias en las propiedades de respuesta visual. Utilizando un enfoque combinado, primero caracterizamos la orientación y el ajuste de dirección de las PC L2 / 3 individuales con en vivo Imágenes de calcio de 2 fotones. Posteriormente, realizamos un mapeo de entrada sináptica excitadora e inhibitoria de los mismos PC L2 / 3 en cortes de cerebro utilizando fotoestimulación de escaneo láser (LSPS).

Nuestros datos de este análisis de estructura-conectividad-función muestran que las fuentes de entrada sináptica excitadora e inhibitoria son diferentes en su origen laminar y ubicación horizontal con respecto a la posición de la celda: en promedio, las PC L2 / 3 reciben más inhibición que excitación desde dentro de L2 / 3, mientras que la excitación domina la entrada de L4 y L5. Horizontalmente, la entrada inhibitoria se origina en ubicaciones más cercanas a la posición horizontal del soma, mientras que la entrada excitadora surge de ubicaciones más distantes en L4 y L5. En L2 / 3, las entradas excitadoras e inhibidoras se superponen espacialmente en promedio. Es importante destacar que, a nivel de neuronas individuales, las PC reciben entradas de células presinápticas ubicadas espacialmente desplazadas, vertical y horizontalmente, en relación con el soma. Estas compensaciones de entrada muestran una correlación sistemática con la orientación preferida del PC postsináptico L2 / 3 en vivo. Inesperadamente, esta correlación es mayor para las compensaciones de entrada inhibitorias dentro de L2 / 3 que para las compensaciones de entrada excitadoras. Al relacionar la complejidad dendrítica de las PC L2 / 3 con su ajuste de orientación, encontramos que las células con sintonización aguda tienen un árbol apical menos complejo en comparación con las células con sintonización amplia. Estos resultados indican que las compensaciones de entrada espacial de la conectividad de entrada funcional están vinculadas a la preferencia de orientación, mientras que la selectividad de orientación de las PC L2 / 3 está más relacionada con la complejidad dendrítica.


Cómo la cocaína motiva el consumo de drogas y provoca adicción

La investigación sobre la cocaína ilustra cómo una droga puede alterar la neurotransmisión de múltiples formas para promover el uso intensificado de drogas, la dependencia y la adicción. Como todas las drogas que causan dependencia y adicción, la cocaína altera la señalización de la dopamina. Los estudios, principalmente con animales, indican que las interacciones de la cocaína con la dopamina y otros sistemas neurotransmisores influyen en el riesgo de consumo de drogas, la progresión a la adicción y la recaída después de la abstinencia a través de una variedad de vías.

Recompensa

  • La cocaína provoca sensaciones placenteras que motivan el consumo de drogas al elevar drásticamente las concentraciones de dopamina en las sinapsis del sistema de recompensa.
  • La cocaína eleva los niveles de dopamina sináptica al evitar que los transportadores de dopamina eliminen la dopamina de la sinapsis y al estimular las neuronas liberadoras de dopamina para que liberen la dopamina que normalmente mantienen en reserva.
  • Los aumentos inducidos por la cocaína en la señalización de la dopamina promueven el consumo repetido de cocaína al aumentar la actividad de los receptores de dopamina tipo D1 en un circuito que apoya la conversión de los impulsos en acción, mientras que suprime la actividad de los receptores de dopamina tipo D2 en un circuito opuesto y al aumentar la actividad de los receptores de dopamina tipo D3.
  • La posición social más alta de un animal o la exposición a un entorno estimulante puede limitar el poder de la cocaína para motivar el uso repetido al aumentar la actividad de los receptores de dopamina D2.

Transición a la adicción

  • La cocaína sensibiliza a las neuronas liberadoras de dopamina en el sistema de recompensa, de modo que las exposiciones repetidas desencadenan la liberación de cantidades crecientes de dopamina, lo que potencialmente aumenta las ganas de usar la droga nuevamente.
  • El aumento en la capacidad de respuesta de las neuronas liberadoras de dopamina a la cocaína comienza con la primera exposición a la droga e incluso ocurre con dosis modestas.
  • El impulso aumentado por la droga con un control disminuido sobre el impulso que ocurre brevemente después del consumo de cocaína puede convertirse en un estado permanente, ya que la exposición repetida a la droga prolonga el desequilibrio de actividad a favor de las neuronas de dopamina tipo 1 que promueven el impulso sobre las neuronas inhibidoras de dopamina tipo 2 (ver también aquí).
  • Con la exposición repetida a la cocaína, algunos receptores de glutamato en el sistema de recompensa se sensibilizan a las señales de la cocaína, programando al cerebro para que asigne una importancia primordial a la reacción a las señales.
  • La cocaína parece limitar la capacidad del cerebro para alterar las vías de neurotransmisión en respuesta a nuevas experiencias, lo que potencialmente limita la capacidad de un usuario para desarrollar nuevas alternativas conductuales a la ingesta de drogas.

Deseo y recaída

    , vinculado a la proliferación de un tipo raro de receptor de glutamato.
  • Incluso después de una abstinencia prolongada, los encuentros con señales de drogas (es decir, cosas en el entorno que están asociadas con experiencias previas con drogas) hacen que la dopamina se active en el sistema de recompensa y puede reavivar los impulsos poderosos de tomar la droga.
  • Los receptores opioides mu en las regiones frontal y temporal de la corteza parecen afectar la intensidad del deseo de una persona por la cocaína durante sus primeros meses de abstinencia de la droga.
  • El estrés aumenta la probabilidad de que un solo lapso de un ex consumidor de cocaína se convierta en una recaída prolongada porque la hormona del estrés corticosterona aumenta el aumento de dopamina causado por la cocaína

Farmacología de la anestesia pediátrica

Sincronización de antagonistas

La neurotransmisión regresa rápidamente si se bloquean pocos receptores en el momento de la reversión (p. Ej., T 25 o cuando están presentes tres o cuatro tics de TOF). En esta etapa, es posible que entre el 70% y el 75% de los receptores estén todavía ocupados (Waud, 1971). La neostigmina (50 mcg / kg) es la dosis recomendada en bebés (Fisher et al., 1983). No existe ninguna ventaja clínica al intentar antagonizar el bloqueo neuromuscular intenso (menos de tres o cuatro espasmos) en los niños o al administrar dosis mayores de neostigmina o edrofonio (Gwinnutt et al., 1991 Kopman y Eikerman, 2009). Los datos de este fenómeno en niños se muestran en la Figura 7-55 (Meistelman et al., 1988 Donati et al., 1989 Gwinnutt et al., 1991 Bevan et al., 1999). El nivel plasmático de NMBA debe ser lo suficientemente bajo como para que el efecto competitivo de las anticolinesterasas permita suficiente fuerza muscular para asegurar un TOF de 0,9 a 1 (Kopman et al., 1997). Además, ciertos antibióticos, hipotermia, acidosis, hipocalcemia y, especialmente, los agentes inhalatorios pueden prolongar o potenciar el bloqueo neuromuscular de los relajantes no despolarizantes.

El uso actual de relajantes de acción principalmente corta e intermedia puede cambiar la regla a "siempre revertir el bloqueo" con AChs para "documentar siempre el retorno de la función neuromuscular completa (TOF de más de 0,9)" al final del caso con o recuperación farmacológicamente inducida (anticolinesterasas o sugammadex). Claramente, el margen de seguridad de los relajantes aumenta mediante el uso de criterios objetivos en lugar de subjetivos para juzgar la idoneidad de la transmisión neuromuscular. Los expertos en estudios neuromusculares han documentado la dificultad con la evaluación subjetiva (visual y táctil) de TOF y DBS para determinar la recuperación completa (Drenck, 1989 Fruergaard, 1998). Por estas razones, se recomienda encarecidamente un monitor objetivo (consulte la figura 7-52), como el acelerómetro (AMG). In addition, when objective monitoring is used, anticholinesterases can be administered at T25 (when 3 to 4 twitches are present) so that the drugs can have a complete response.


Normal Brain Development

The brain develops throughout pregnancy, and continues developing even through adolescence. During the first 10 weeks of pregnancy, the basic cells that make up the brain are formed (Figure 2). These include neurons, which eventually send electrical and chemical signals to one another, and glial cells, which provide both structural and chemical support to the neurons. During the 1st trimester, the neurons and glia undergo cell division, multiplying aggressively in preparation for their subsequent organization into specialized functions.

Figure 2: Stages of Brain Development Throughout Pregnancy

As pregnancy moves into the 2nd and 3rd trimesters, several events take place. The neurons grow, forming numerous branches (Dendritas) and an axon, structures that are crucial in sending and receiving information (Figure 3). The dendrites grow small protrusions called Spines—this increases the surface area for communication between neurons (see below). At the same time, the axons become surrounded by myelin, a fatty sheath provided by glial cells, which will help the neurons conduct electrical impulses over long distances.

Figure 3: Neuron Structure

A typical neuron is shown making a synapse with another neuron. The cell body contains the nucleus where the DNA resides. A long axon leaves the cell body and ends in a terminal. The terminal makes a connection (synapse) with the dendrites of another neuron. An enlarged view of a synapse is shown at the bottom. Within the synapse, neurotransmitters are released from the terminal of a neighboring neuron the neurotransmitters bind to specific receptors located on the dendritic spines of the receiving neuron. Receptor binding leads to either electrical or chemical signals in the receiving cell.

Once the structural aspects of neuronal development are in place, several chemical events emerge. The neurons start to synthesize their own chemicals, called Neurotransmisores. Ejemplos incluyen Dopamina, Serotonina, Noradrenalina, Glutamato, y γ-Aminobutyric acid (GABA). In the postnatal brain, these neurotransmitters signal neurons to perform work. The neurotransmitters are released from the terminals of axons in response to electrical signals, and they bind to special proteins called Receptors on a neighboring neuron (Figure 3).

There is a high density of these receptors on the Dendritic Spines of neurons. Each neurotransmitter binds to its own receptor serotonin binds to serotonin receptors and glutamate binds to glutamate receptors. All of this activity takes place in the Sinapsis or the connection between two neurons. The consequence is a change in the rate at which the receiving neuron conducts an electrical impulse. It is the rate at which neurons fire impulses within different brain regions that underlies every function in the brain, whether it is motor control, speech, learning, attention, or judgment.

However, in the developing brain, this sophisticated function of neurotransmitters is not yet needed. Instead, the neurotransmitters play a different role they serve as growth factors,directing neurons to establish connections (i.e., synapses) with appropriate neighbors bearing the corresponding receptors that will be needed for future communication.The instructions provided by the neurotransmitters and their corresponding receptors during development are crucial to the formation of functional and efficient synapses that are needed after birth.

Once the major neuronal connections are formed, there is some “pruning” that must be performed. This pruning is called Apoptosis, a genetically-programmed form of cell death. Apoptosis helps eliminate those neurons that don’t grow very well during the first two trimesters—there aren’t quite enough growth signals provided by neurotransmitters and other growth factors to reach every neuron. Thus, apoptosis ensures that any neurons that don’t grow properly are eliminated so that neuronal transmission will occur normally. Apoptosis continues well into post-natal development.

All of these developmental events progress at different rates within different brain regions. Such variation in developmental rates may explain, in part, the differential effects of alcohol, depending on when it is consumed during pregnancy.


Ver el vídeo: Sinapsis neuronal (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Haslet

    Le ruego a su perdón que te interrumpiera.

  2. Mazuru

    Frase muy divertida

  3. Seadon

    la calidad es mierda y también la norma

  4. Faugul

    No es realmente bajo

  5. Shad

    Veo que no tienes razón. Lo discutiremos.



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