Un vistazo a cómo la mecánica de las membranas dicta la estructura y función axonal

Por: Héctor Romo-Parra

Los axones son estructuras esenciales para la transmisión de señales eléctricas en el sistema nervioso, y su morfología juega un papel clave en su funcionamiento. Un reciente estudio publicado en Nature Neuroscience revela que los axones no mielinizados presentan una sorprendente morfología conocida como “perlas en un hilo”. Este patrón nanoscópico de varicosidades (~200 nm de diámetro) intercaladas con segmentos más delgados (~60 nm) influye significativamente en la velocidad de conducción de los potenciales de acción.

La mecánica detrás de las “perlas” axonales

El estudio demuestra que esta morfología se origina de las propiedades mecánicas de la membrana plasmática. A través de modelado computacional y experimentos con tejidos neuronales, los investigadores encontraron que factores como la tensión de la membrana, la rigidez y la presión osmótica dictan la formación de estas varicosidades. Manipulaciones experimentales, como cambios en la osmolaridad o la eliminación de colesterol de la membrana, alteraron el tamaño de las perlas, validando el modelo teórico.

La relación entre la estructura y la función

La estructura “perlas en un hilo” afecta la propagación de los potenciales de acción (AP). Los resultados mostraron que la velocidad de conducción depende de las dimensiones de las varicosidades y los conectores entre ellas. Por ejemplo, una mayor longitud de los conectores reduce la velocidad de los AP, mientras que un óptimo radio entre la longitud y el ancho de las varicosidades maximiza la eficiencia de la conducción.

Plasticidad estructural inducida por la actividad neuronal

El estudio también exploró cómo la actividad neuronal modifica esta morfología. Tras una estimulación eléctrica sostenida, las perlas axonales aumentaron su tamaño, lo que se correlacionó con una disminución en la velocidad de conducción. Además, este cambio estructural estuvo acompañado por una reducción del 45% en los niveles de colesterol en la membrana, sugiriendo que la plasticidad axonal puede ser modulada por la composición de la membrana.

Implicaciones para la neurociencia

Este descubrimiento redefine nuestra comprensión de la plasticidad neuronal en axones no mielinizados y sugiere que la manipulación de fuerzas biofísicas podría ser una estrategia para influir en la transmisión neuronal. En un futuro, estas ideas podrían aplicarse en el diseño de terapias para trastornos neurológicos relacionados con alteraciones en la conducción axonal.

La importancia de acercar la ciencia a todos

Este artículo no solo tiene un impacto significativo en el avance del conocimiento científico, sino que también resalta la necesidad de que descubrimientos como este sean comprendidos más allá de los círculos académicos. Entender cómo funcionan nuestras neuronas puede ayudarnos a valorar la complejidad de nuestro cerebro y su capacidad de adaptarse. Para la sociedad, conocer estas investigaciones promueve una mayor conciencia sobre los retos de la neurociencia, fomenta la curiosidad científica y puede inspirar nuevas generaciones de investigadores. En última instancia, compartir estos hallazgos fortalece el vínculo entre la ciencia y el público, recordándonos que todos somos beneficiarios del conocimiento.

Referencia:

Griswold, J.M., Bonilla-Quintana, M., Pepper, R. et al. Membrane mechanics dictate axonal pearls-on-a-string morphology and function. Nat Neurosci (2024).

https://doi.org/10.1038/s41593-024-01813-1