¿Cómo condicionan los genes y la experiencia al cerebro?

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El neurobiólogo Dr. Ivo Spiegel se incorporó al Instituto Weizmann como un nuevo científico titular. La vía de investigación del Dr. Spiegel se dirigirá a un dilema milenario en la ciencia del cerebro que tiene enormes implicaciones para la comprensión del cerebro humano: la función cerebral ¿en qué medida la experiencia y el medio ambiente la condicionan, y en qué medida lo hacen nuestros genes lo hacen?
La corteza, un área del cerebro responsable del procesamiento sensorial y del almacenamiento de memoria, es el hogar de una población diversa de neuronas, cada una con su propia función distinta en el circuito. Las neuronas excitadoras reciben alimentación eléctrica y generan una salida estimulante para las neuronas conectadas. Las neuronas inhibitorias hacen exactamente lo contrario: transmiten a sus neuronas conectadas una señal que es inhibitoria, ya que se opone a las corrientes procedentes de las neuronas excitadoras.
Por lo tanto, si una neurona dada enviará o no una señal eléctrica a la siguiente neurona está determinada por la cantidad de excitación y la inhibición que recibe. El control estricto sobre este equilibrio entre las cantidades de excitación e inhibición (balance E / I) frente al cambio de experiencias sensoriales es críticamente importante para la función normal del cerebro. Esto se logra mediante el control de los sitios a través de los cuales las neuronas se conectan entre sí para transmitir información, las sinapsis. Las mutaciones genéticas que afectan a las sinapsis y conducen a cambios en el equilibrio de E / I han sido recientemente vinculados a los trastornos psiquiátricos como el autismo y la esquizofrenia.
Este mantenimiento del equilibrio E / I por el cerebro es el centro de trabajo del Dr. Spiegel, y él va abriendo pasos claves en la comprensión de su importancia en la función cerebral en la salud y en la enfermedad, específicamente, en qué medida los genes y en qué medida los factores ambientales afectan el balance.
El Dr. Spiegel comenzó a explorar los componentes moleculares que subyacen a este mecanismo de equilibrio delicado y su efecto sobre la función cerebral y la salud. En el curso de su beca, se identificó una característica (el llamado “programa transcripcional”) incorporado en el genoma que regula la cantidad de excitación e inhibición que incide sobre una determinada neurona y por lo tanto ayuda a mantener la función cerebral normal. Cada tipo de neurona responde a la estimulación sensorial mediante la activación de un programa transcripcional único, que modifica las sinapsis en esta neurona y por lo tanto la función del circuito.
El Dr. Spiegel también identificó un número de los llamados “factores de crecimiento secretados” que están expresados en subconjuntos de neuronas corticales cuando una persona tiene una experiencia sensorial. Estos factores de crecimiento, que encontró, juegan un papel crítico en la adaptación de los circuitos neuronales encargados de comportamientos específicos ante las experiencias.
En su nuevo laboratorio en el Instituto Weizmann, el Dr. Spiegel espera identificar los mecanismos responsables de varias enfermedades psiquiátricas y cómo nuestros estados emocionales internos regulan la función cerebral.

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