26 de marzo de 2019

Investigadores dibujan el primer mapa de la arquitectura de red del hipotálamo

Investigadores dibujan el primer mapa de la arquitectura de red del hipotálamo
PIXABAY - ARCHIVO

MADRID, 26 Mar. (EUROPA PRESS) -

Un estudio de la Universidad del Sur de California (Estados Unidos) ha construido el primer mapa de red global de los mecanismos internos del hipotálamo, que se considera una de las partes más críticas del cerebro, ya que es clave la vida de todos los mamíferos, así como de peces, aves y muchos otros animales.

Esta parte del cerebro es pequeña pero poderosa, ya que controla los comportamientos y la fisiología fundamentales que son esenciales para la supervivencia: comer y beber, comportamientos sexuales y defensivos, sueño y control fisiológico de cosas como la temperatura corporal, el equilibrio de fluidos y las respuestas del cuerpo al estrés.

El estudio es parte de un esfuerzo continuo para determinar la organización estructural del sistema nervioso de los mamíferos, al que los científicos se refieren como 'Proyecto Neurome', que busca conseguir una mejor comprensión del cerebro, la estructura biológica más compleja conocida. El objetivo en estos momentos es completar un modelo del cerebro de los mamíferos basado en las conexiones de sus regiones de materia gris.

Eventualmente, les gustaría extender el modelo para incluir las conexiones entre todo el sistema nervioso y el cuerpo, juntos llamados el 'neuroma'. Tal logro, combinado con mapas de red para los diferentes tipos de células cerebrales, revolucionaría la investigación en una multitud de disciplinas, desde la psicología hasta la medicina.

Para crear el modelo de red del hipotálamo, los científicos llevaron a cabo un análisis riguroso de los datos de conexión para cada una de las 65 regiones hipotalámicas identificadas y que abarcan 40 años de investigación cerebral. El análisis computarizado de estos datos reveló una organización jerárquica compuesta por subredes de las 65 regiones del hipotálamo a cada lado del cerebro.

De 16.770 posibles conexiones dentro y entre las 65 regiones de cada lado del hipotálamo, el conjunto de datos recopilados por los investigadores revelan que existen casi 8.000. "Esto demuestra que el hipotálamo tiene una red interna notablemente conectada", explica Joel Hahn, autor principal del estudio, que se ha publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

DETALLES DEL ESTUDIO

El análisis computarizado de la red también mostró que dos subredes de alto nivel, a cada lado del cerebro, están asociadas prominentemente con el control del comportamiento o de la fisiología del cuerpo. Además, las regiones más conectadas, o hubs, estaban en la red de control relacionada con la fisiología. Hahn apunta que esta organización sugiere que el hipotálamo puede priorizar el control fisiológico sobre el control del comportamiento. "Esta organización tiene sentido desde el punto de vista de la supervivencia, porque el comportamiento depende de un cuerpo capaz", comenta.

Los científicos también exploraron las subredes de nivel inferior, que revelaron nuevas asociaciones que podrían ser relevantes para varias enfermedades, incluyendo patologías neurodegenerativas como el Alzheimer, y trastornos del comportamiento que afectan una o más de las funciones en las que el hipotálamo juega un papel central.

Finalmente, a medida que desarrollaban el modelo, los científicos también hicieron otro descubrimiento: la transmisión de señales neuronales en el hipotálamo parece estar dominada por la inhibición neuronal. Los científicos hicieron el descubrimiento al analizar los marcadores genéticos para la neurotransmisión inhibitoria y excitatoria (estimulante).

Primero, desarrollaron un mapa de excitación e inhibición en todo el hipotálamo. Después, compararon el mapa con el nuevo modelo de red. Así, encontraron que la inhibición neuronal está más fuertemente asociada con los nodos (hubs) de la red más conectados del hipotálamo. Hahn sugiere que, en general, esto supone que el hipotálamo está restringido pero preparado para la acción.

"Es como el agua detrás de una presa que se libera abriendo o cerrando las compuertas. No sabemos las consecuencias funcionales de este hallazgo. Pero desde una perspectiva mecanicista, la eliminación de la inhibición de un sistema que está preparado para la acción logra resultados rápidamente. Así que, podría ser beneficioso para la supervivencia", concluye el investigador.