Fibra óptica utilizada para reiniciar el reloj circadiano de los ratones, algo así como un botón de “reset”. (Steve Green/Vanderbilt)
“Nos dimos cuenta de que podemos cambiar los ritmos de sueño/vigilia de un animal por medio de la estimulación artificial de las neuronas en el reloj biológico maestro, que se encuentra en un área del cerebro llamada núcleo supraquiasmático (NSQ), con un láser y una fibra óptica”, dijo Douglas McMahon, profesor de Ciencias Biológicas de la Universidad de Vanderbilt, quien dirigió el estudio.
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Hasta ahora, los neurocientíficos habían pensado que la tasa de activación de las neuronas del NSQ era una función estricta de la actividad de salida del reloj biológico. No creían que la alteración del nivel de actividad neuronal pudiera afectar el funcionamiento del reloj. Ahora, los investigadores de Vanderbilt han demostrado que la estimulación y la supresión de las neuronas del NSQ, de una forma que emula sus niveles diurnos y nocturnos de actividad, pueden forzar a que el reloj se reinicie.
El estudio se realizó utilizando ratones, ya que los neurocientíficos han encontrado que poseen un reloj biológico casi idéntico al de los seres humanos, con la excepción de que está orientado hacia un estilo nocturno de vida.
Los investigadores utilizaron una nueva técnica llamada optogenética para manipular la tasa de activación de las neuronas del NSQ. Con dicha técnica se insertan genes que expresan proteínas ópticamente sensibles en las células diana, con el fin de hacer que respondan a la luz.
“Esto por primera vez pone el reloj de las neuronas bajo nuestro control”, dijo el estudiante de doctorado Jeff Jones, quien condujo el estudio con el estudiante de doctorado Michael Tackenberg.
El proyecto consistió en la modificación genética de dos cepas de ratones. Las neuronas en el cerebro de una cepa contenían una proteína ópticamente sensible que desencadena la actividad neuronal cuando se expone a la luz. Las neuronas en el cerebro de la otra cepa tenían una proteína similar que suprimía la actividad neuronal al exponerse a la luz.
Los investigadores advierten que la técnica aún no está lista para ser utilizada en seres humanos, que implicaría la utilización de virus para insertar nuevos genes en las células, para implantar proteínas ópticamente sensibles que que podrían ser activadas por un LED implantado para tratar una serie de enfermedades.
Actualmente los investigadores están probando si las cepas de ratones que sufren de trastorno afectivo estacional responden al nuevo tratamiento.
Estudio: Jeff R Jones, Michael C Tackenberg, Douglas G McMahon. Manipulating circadian clock neuron firing rate resets molecular circadian rhythms and behavior. Nature Neuroscience (2015) doi: 10.1038/nn.3937.
Fuente: Vanderbilt University
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