Las redes circadianas son colecciones de neuronas que sirven como relojes corporales maestros en todos los animales, ayudándoles a saber cuándo dormir y cuándo ser productivos. Los científicos han estudiado durante mucho tiempo las redes circadianas de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster para obtener información sobre cómo funciona el reloj del cuerpo humano. Recientemente, los investigadores del Centro de Investigación de Ciencias Avanzadas en The Graduate Center, CUNY (CUNY ASRC) y Barnard College examinaron la función de pequeñas regiones de importantes relojes neuronales en el cerebro de la mosca. Algunos segmentos de las neuronas en estas regiones se someten a remodelaciones diarias, mostrando una estructura altamente ramificada al comienzo del día y una estructura más simple al comienzo de la noche. Los científicos creían previamente que estos segmentos, llamados terminales mediales dorsales, cumplían una función de salida crítica, enviando señales que le indican al cerebro de la mosca de la fruta qué hora del día es. Pero el equipo de investigación descubrió que en realidad sirven en una capacidad de entrada, recibiendo señales del entorno externo sobre la hora del día.
"La red circadiana da forma al momento del sueño y la actividad a través de dos mecanismos clave: un reloj endógeno, que se ejecuta en un ciclo que es un poco más largo o más corto que el día solar de 24 horas de la Tierra; y el proceso de arrastre, que ajusta el reloj endógeno todos los días para mantenerlo sincronizado con el día solar ", dijo Orie Shafer, profesora de la Iniciativa de Neurociencia CUNY ASRC y co-investigadora principal del estudio. "Durante años, el campo ha asumido que se necesitarían los terminales mediales dorsales para un reloj endógeno fuerte. Pero cuando probamos esta predicción en moscas en las que se evitó la formación de estos segmentos, descubrimos que los relojes de las moscas estaban absolutamente bien, pero que tuvieron dificultades para sincronizarlos con el aumento y la disminución de las temperaturas ambientales ".
Para su estudio, los investigadores criaron moscas de la fruta con segmentos del extremo medial dorsal sin desarrollar que carecían por completo de las estructuras que normalmente cambian a lo largo del día. Luego se examinaron las moscas para ver si esta manipulación tenía efectos sobre el cronometraje circadiano. Sorprendentemente, las moscas manipuladas mostraron ritmos circadianos completamente normales en el sueño y la actividad. Dado este sorprendente resultado, los investigadores preguntaron si la pérdida del segmento de los extremos mediales dorsales podría evitar la sincronización normal del reloj con las señales ambientales de los cambios diarios. Los investigadores observaron que las moscas de la fruta que carecían de terminales dorsales no podían sincronizar adecuadamente sus ritmos de sueño / actividad con los ciclos diarios de temperatura. Investigaciones anteriores han demostrado que los cambios de temperatura juegan un papel en la regulación de los ritmos circadianos. Estos nuevos hallazgos sugieren fuertemente que las neuronas terminales medianas dorsales probablemente reciben señales de regiones del cerebro que rastrean la temperatura ambiental.
"Hace tiempo que tengo curiosidad por saber si la plasticidad estructural que caractericé en las neuronas del reloj como parte de mi trabajo de estudiante de posgrado fue un mecanismo de salida para que el reloj se conecte con objetivos posteriores", dijo la autora Maria Fernández, profesora asistente en el Departamento de Neurociencia y Comportamiento del Colegio Barnard. "Nos sorprendió ver que este sitio de plasticidad parece estar involucrado en vías de entrada, en lugar de salida".
Las neuronas examinadas en la mosca de la fruta cumplen funciones de cronometraje muy similares a las neuronas en los mamíferos, por lo que los resultados de los investigadores sugieren que los cambios diarios en las estructuras de los segmentos neuronales pueden configurar la sensibilidad de las neuronas de la red circadiana a las señales de los entornos en todos los animales, incluidos humanos Este hallazgo es importante para comprender cómo se restablece el reloj interno del cuerpo todos los días. Este proceso, llamado "arrastre", parece ser desafiado por la iluminación moderna y los entornos sociales, contribuyendo a una lista creciente de problemas de salud, incluidos el cáncer y la obesidad.
Fuente de la noticia: Advanced Science Research Center, GC/CUNY. "A role reversal for the function of certain circadian network neurons." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 May 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200507131332.htm
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