La ilustración retrata la composición microbiana de los seres humanos. Según estudios recientes sobre el pez cebra, los microbios intestinales desempeñan un papel en el proceso de podar el exceso de conexiones en los circuitos cerebrales que regulan el comportamiento social. Esta poda es crucial para el desarrollo de un comportamiento social normal. Crédito: Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano
Para aprender a socializar, el pez cebra necesita confiar en su instinto.
Los microbios intestinales alientan a las células especializadas a eliminar las conexiones adicionales en los circuitos cerebrales que controlan el comportamiento social, según muestra una nueva investigación de la Universidad de Oregón en el pez cebra. La poda es fundamental para el desarrollo de un comportamiento social normal.
Los investigadores también encontraron que estas neuronas ‘sociales’ son similares en el pez cebra y en los ratones. Eso sugiere que los hallazgos podrían traducirse entre especies, y posiblemente podrían señalar el camino hacia tratamientos para una variedad de afecciones del neurodesarrollo.
“Este es un gran paso adelante”, dijo Judith Eisen, neurocientífica de la Universidad de Oregón, quien codirigió el trabajo con el neurocientífico Philip Washbourne. “También arroja luz sobre cosas que suceden en animales más grandes y peludos”.
El equipo informa sobre sus hallazgos en dos nuevos artículos, publicados en PLOS Biología y Genómica BMC.
Si bien el comportamiento social es un fenómeno complejo que involucra muchas partes del cerebro, el laboratorio de Washbourne identificó previamente un conjunto de neuronas en el cerebro del pez cebra que se requieren para un tipo particular de interacción social. Normalmente, si dos peces cebra se ven a través de una mampara de vidrio, se acercarán y nadarán uno al lado del otro. Pero el pez cebra sin estas neuronas no muestra interés.
Aquí, el equipo encontró una vía que vincula a los microbios en el intestino con estas neuronas en el cerebro. En peces sanos, los microbios intestinales estimularon a las células llamadas microglía a eliminar los enlaces adicionales entre las neuronas.
La poda es una parte normal del desarrollo saludable del cerebro. Al igual que el desorden en un mostrador, las conexiones neuronales adicionales pueden interferir con las que realmente importan, lo que genera mensajes confusos.
En el pez cebra sin esos microbios intestinales, la poda no ocurrió y el pez mostró déficits sociales.
“Hace tiempo que sabemos que el microbioma influye en muchas cosas durante el desarrollo”, dijo Washbourne. “Pero no ha habido muchos datos concretos sobre cómo el microbioma influye en el cerebro. Hemos hecho bastante para empujar el límite allí”.
En un segundo artículo, el equipo identificó dos características definitorias de este conjunto de neuronas sociales que pueden ser compartidas por ratones y peces cebra. Una es que estas células podrían identificarse al tener genes similares activados, una pista de que podrían desempeñar funciones similares en los cerebros de ambas especies. Estos signos distintivos podrían usarse para identificar neuronas que cumplen esta función en diferentes cerebros. La otra es que «las neuronas con la misma firma genética en los ratones están aproximadamente en las mismas ubicaciones del cerebro que las neuronas sociales del pez cebra», dijo Eisen.
Ese hallazgo fortalece la creencia de los investigadores de que su trabajo en el pez cebra podría traducirse en ratones o humanos. Es más fácil estudiar los aspectos básicos del desarrollo del cerebro en el pez cebra, donde los científicos pueden observar cómo se forman los circuitos neuronales a través de los cuerpos transparentes de los peces jóvenes. Luego, los investigadores podrían tomar los conocimientos del pez cebra y usarlos como punto de partida para comprender otras especies.
Tanto la interrupción del microbioma intestinal como la poda deficiente de la sinapsis neuronal se han relacionado con una variedad de afecciones neuropsiquiátricas como el trastorno del espectro autista.
«Si podemos unirlos, podría facilitar una mejor terapia para una amplia gama de trastornos», dijo Joseph Bruckner, un postdoctorado en los laboratorios de Eisen y Washbourne y el primer autor del estudio. PLOS Biología papel. Su próximo paso es descubrir qué moléculas están uniendo a las bacterias con la microglía, mapeando el camino entre los microbios y el comportamiento con aún más detalle.
Referencias:
“La microbiota promueve el comportamiento social mediante la modulación de la remodelación microglial de las neuronas del cerebro anterior” por Joseph J. Bruckner, Sarah J. Stednitz, Max Z. Grice, Dana Zaidan, Michelle S. Massaquoi, Johannes Larsch, Alexandra Tallafuss, Karen Guillemin, Philip Washbourne y Judith S. Eisen, 1 de noviembre de 2022, PLOS Biología.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3001838
“Una huella digital transcripcional conservada de neuronas multineurotransmisoras necesarias para el comportamiento social” por Denver Ncube, Alexandra Tallafuss, Jen Serafin, Joseph Bruckner, Dylan R. Farnsworth, Adam C. Miller, Judith S. Eisen y Philip Washbourne, 29 de septiembre de 2022, Genómica BMC.
DOI: 10.1186/s12864-022-08879-w
