Una autapsis es una sinapsis química o eléctrica de una neurona sobre sí misma. [1] [2] También se puede describir como una sinapsis formada por el axón de una neurona sobre sus propias dendritas , in vivo o in vitro .
Historia
El término "autapse" fue acuñado por primera vez en 1972 por Van der Loos y Glaser, quienes lo observaron en preparaciones de Golgi de la corteza occipital de conejo mientras originalmente realizaban un análisis cuantitativo de los circuitos de la neocorteza . [3] También en la década de 1970, se describieron autapsos en la corteza cerebral de perros y ratas , [4] [5] [6] neostriatum de mono , [7] y médula espinal de gato . [8]
En 2000, se modelaron por primera vez como apoyo a la persistencia en redes neuronales recurrentes . [1] En 2004, se modelaron como demostrando comportamiento oscilatorio , que estaba ausente en la misma neurona modelo sin autapse. [9] Más específicamente, la neurona osciló entre altas tasas de disparo y supresión de disparo, lo que refleja el comportamiento de explosión de picos que se encuentra típicamente en las neuronas cerebrales. En 2009, las autapsias se asociaron por primera vez con la activación sostenida. Esto propuso una posible función para autapsos excitadores dentro de un circuito neuronal. [10] En 2014, se demostró que los autapsos eléctricos generan un objetivo estable y ondas espirales en una red de modelo neuronal . [11] Esto indicó que jugaron un papel importante en la estimulación y regulación del comportamiento colectivo de las neuronas en la red. En 2016, se ofreció un modelo de resonancia. [12]
Se han utilizado autapses para simular las condiciones de la "misma célula" para ayudar a los investigadores a realizar comparaciones cuantitativas, como estudiar cómo los antagonistas del receptor de N -metil-D-aspartato (NMDAR) afectan los NMDAR sinápticos frente a los extrasinápticos. [13]
Formación
Recientemente, se ha propuesto que las autapsias podrían formarse como resultado del bloqueo de la transmisión de señales neuronales, como en los casos de lesión axonal inducida por envenenamiento o por obstrucción de canales iónicos. [14] Las dendritas del soma, además de un axón auxiliar, pueden desarrollarse para formar una autapsis para ayudar a remediar la transmisión de la señal de la neurona.
Estructura y función
Los autapsos pueden ser liberadores de glutamato (excitadores) o liberadores de GABA (inhibidores), al igual que sus contrapartes de sinapsis tradicionales. [15] De manera similar, las autapsias pueden ser eléctricas o químicas por naturaleza. [2]
En términos generales, la retroalimentación negativa en los autapsos tiende a inhibir las neuronas excitables, mientras que la retroalimentación positiva puede estimular las neuronas inactivas. [dieciséis]
Aunque la estimulación de autapsos inhibitorios no indujo potenciales postsinápticos inhibidores hiperpolarizantes en interneuronas de la capa V de cortes neocorticales, se ha demostrado que afectan la excitabilidad. [17] Al usar un antagonista de GABA para bloquear autapsos, la probabilidad de un segundo paso de despolarización posterior inmediato aumentó después de un primer paso de despolarización. Esto sugiere que los autapsos actúan suprimiendo el segundo de dos pasos de despolarización sincronizados y, por lo tanto, pueden proporcionar inhibición por retroalimentación en estas células. Este mecanismo también puede explicar potencialmente la inhibición de la derivación .
En cultivo celular, se ha demostrado que las autapsias contribuyen a la activación prolongada de las neuronas B31 / B32 , que contribuyen significativamente al comportamiento de respuesta a los alimentos en Aplysia . [10] Esto sugiere que los autapsos pueden desempeñar un papel en la mediación de la retroalimentación positiva. Es importante señalar que la autapsis B31 / B32 no pudo desempeñar un papel en el inicio de la actividad de la neurona, aunque se cree que ayudó a mantener el estado despolarizado de la neurona. El grado en el que las autapsias mantienen la despolarización sigue sin estar claro, sobre todo porque otros componentes del circuito neural (es decir, las neuronas B63) también son capaces de proporcionar una fuerte entrada sináptica a lo largo de la despolarización. Además, se ha sugerido que las autapsias proporcionan a las neuronas B31 / B32 la capacidad de repolarizar rápidamente . Bekkers (2009) ha propuesto que bloquear específicamente la contribución de autapsos y luego evaluar las diferencias con o sin autapsos bloqueados podría iluminar mejor la función de los autapsos. [18]
Las neuronas del modelo Hindmarsh-Rose (HR) han demostrado patrones caóticos , con picos regulares , inactivos y periódicos de disparos en ráfaga sin autapsos. [19] Tras la introducción de una autapsis eléctrica, el estado periódico cambia al estado caótico y muestra un comportamiento alterno que aumenta en frecuencia con una mayor intensidad autáptica y retraso de tiempo. Por otro lado, los autapsos químicos excitadores mejoraron el estado caótico general. El estado caótico se redujo y suprimió en las neuronas con autapsos químicos inhibidores. En las neuronas del modelo HR sin autapsos, el patrón de disparo se alteró de inactivo a periódico y luego a caótico a medida que aumentaba la corriente continua . Generalmente, las neuronas del modelo HR con autapsos tienen la capacidad de cambiar a cualquier patrón de disparo, independientemente del patrón de disparo anterior.
Localización
Se ha descubierto que las neuronas de varias regiones del cerebro, como el neocórtex, la sustancia negra y el hipocampo, contienen autapsos. [3] [20] [21] [22]
Se ha observado que las autapsis son relativamente más abundantes en las células de la corteza visual del gato que se dirigen a las dendríticas y en cesta GABAérgica en comparación con las células espinosas estrelladas , de doble ramo y piramidales , lo que sugiere que el grado de autoinervación neuronal es específico de la célula. [23] Además, las autapsias de células dirigidas a dendrita estaban, en promedio, más alejadas del soma en comparación con las autapsias de células en cesta.
El 80% de las neuronas piramidales de la capa V en las neocórtices de rata en desarrollo contenían conexiones autápticas, que estaban ubicadas más en las dendritas basales y las dendritas oblicuas apicales que en las dendritas apicales principales . [24] Las posiciones dendríticas de las conexiones sinápticas del mismo tipo celular eran similares a las de las autapsis, lo que sugiere que las redes autápticas y sinápticas comparten un mecanismo común de formación.
Implicaciones de la enfermedad
En la década de 1990, se ha sugerido que las descargas epileptiformes interictales de tipo cambio despolarizante paroxístico dependen principalmente de la actividad autáptica para las neuronas de rata hipocampales excitadoras solitarias cultivadas en microcultivo. [25]
Más recientemente, en tejidos neocorticales humanos de pacientes con epilepsia intratable , se ha demostrado que las autapsias de salida GABAérgica de neuronas de picos rápidos (FS) tienen una liberación asincrónica (AR) más fuerte en comparación con el tejido no epiléptico y otros tipos de sinapsis que involucran FS neuronas. [26] El estudio también encontró resultados similares utilizando un modelo de rata. Se sugirió que un aumento en la concentración de Ca2 + residual, además de la amplitud del potencial de acción en las neuronas FS, causaba este aumento en la AR del tejido epiléptico. Los fármacos antiepilépticos podrían potencialmente apuntar a este AR de GABA que parece ocurrir de forma desenfrenada en las autapsias de neuronas del SF.
Efectos de las drogas
Se ha demostrado que el uso de un medio acondicionado con glía para tratar microcultivos de ganglio retiniano de rata purificados sin glía aumenta significativamente el número de autapsos por neurona en comparación con un control. [27] Esto sugiere que los factores solubles derivados de la glía, sensibles a la proteinasa K inducen la formación de autapsos en las células ganglionares de la retina de rata.
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