Resumen: Las células madre neurales de los cefalópodos actúan de manera similar a las de los vertebrados durante el desarrollo del sistema nervioso.

La fuente: harvard

Los cefalópodos, que incluyen pulpos, calamares y sus primos, las sepias, son capaces de algunos comportamientos verdaderamente carismáticos. Pueden procesar rápidamente la información para transformar la forma, el color e incluso la textura, mezclándose con su entorno. También pueden comunicarse, mostrar signos de aprendizaje espacial y usar herramientas para resolver problemas. Son tan inteligentes que incluso pueden aburrirse.

No es ningún secreto lo que hace esto posible: los cefalópodos tienen los cerebros más complejos de todos los invertebrados del planeta. Lo que sigue siendo misterioso, sin embargo, es el proceso. Básicamente, los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo los cefalópodos obtienen sus grandes cerebros en primer lugar.

Un laboratorio de Harvard que estudia el sistema visual de estas criaturas de cuerpo blando, donde se concentran dos tercios de su tejido de procesamiento central, cree que está a punto de descubrirlo. El proceso, dicen, se siente sorprendentemente familiar.

Investigadores del Centro FAS de Biología de Sistemas describen cómo usaron una nueva técnica de imágenes en vivo para observar la creación de neuronas en el embrión casi en tiempo real. Luego pudieron seguir estas células a través del desarrollo del sistema nervioso en la retina. Lo que vieron los sorprendió.

Las células madre neurales que rastrearon se comportaron de manera extrañamente similar a cómo se comportan estas células en los vertebrados durante el desarrollo de sus sistemas nerviosos.

Esto sugiere que los vertebrados y los cefalópodos, a pesar de divergir entre sí hace 500 millones de años, no solo usan mecanismos similares para hacer sus grandes cerebros, sino que este proceso y la forma en que las células actúan, se dividen y dan forma pueden diseñar el plan requerido. desarrollar este tipo de sistema nervioso.

«Nuestros hallazgos fueron sorprendentes porque durante mucho tiempo se pensó que gran parte de lo que sabemos sobre el desarrollo del sistema nervioso en los vertebrados es especial para este linaje», dijo Kristen Koenig, becaria emérita de John Harvard y autora principal del estudio.

“Observando el hecho de que el proceso es muy similar, lo que nos sugirió es que estos dos sistemas nerviosos muy grandes, que evolucionaron de forma independiente, utilizan los mismos mecanismos para construirlos. Lo que esto sugiere es que estos mecanismos, estas herramientas, que los animales usan durante el desarrollo pueden ser importantes para construir grandes sistemas nerviosos.

Los científicos del laboratorio de Koenig se centraron en la retina de un calamar llamado Doryteuthis pealeii, más simplemente conocido como un tipo de calamar de aleta larga. Los calamares alcanzan alrededor de un pie de largo y son abundantes en el noroeste del Océano Atlántico. Como embriones, se ven bastante adorables con una cabeza grande y ojos grandes.

Los investigadores utilizaron técnicas similares a las que se hicieron populares para estudiar organismos modelo, como la mosca de la fruta y el pez cebra. Crearon herramientas especiales y utilizaron microscopios de última generación capaces de tomar imágenes de alta resolución cada diez minutos durante horas para observar el comportamiento de las células individuales. Los investigadores usaron tintes fluorescentes para marcar las células para que pudieran mapearlas y rastrearlas.

Esta técnica de imágenes en vivo permitió al equipo observar células madre llamadas células progenitoras neurales y su organización. Las células forman un tipo especial de estructura llamada epitelio pseudoestratificado. Su característica principal es que las células son alargadas para que puedan empaquetarse densamente.

Los investigadores también vieron que el núcleo de estas estructuras se movía hacia arriba y hacia abajo antes y después de la división. Este movimiento es importante para mantener la organización de los tejidos y el crecimiento continuo, dijeron.

Este tipo de estructura es universal en la forma en que las especies de vertebrados desarrollan sus cerebros y ojos. Históricamente, se consideraba una de las razones por las que el sistema nervioso de los vertebrados podía crecer tanto y ser tan complejo. Los científicos han observado ejemplos de este tipo de epitelio neural en otros animales, pero el tejido de calamar que examinaron en este caso era inusualmente similar al tejido de vertebrados en su tamaño, organización y forma en que se movía el núcleo.

La investigación fue dirigida por Francesca R. Napoli y Christina M. Daly, asistentes de investigación en Koenig Lab.

A continuación, el laboratorio planea examinar cómo surgen diferentes tipos de células en el cerebro de los cefalópodos. Koenig quiere determinar si se expresan en diferentes momentos, cómo deciden convertirse en un tipo de neurona en lugar de otro y si esta acción es similar en todas las especies.

Koenig está entusiasmado con los posibles descubrimientos que se avecinan.

“Una de las grandes lecciones de este tipo de trabajo es lo valioso que es estudiar la diversidad de la vida”, dijo Koenig. “Al estudiar esta diversidad, en realidad puedes volver a ideas fundamentales incluso sobre nuestro propio desarrollo y nuestras propias preguntas biomédicas relevantes. Realmente puedes responder a estas preguntas.

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: Juan Siliézar
La fuente: harvard
Contactar: Juan Siliezar – Harvard
Imagen: La imagen es de dominio público

Investigacion original: Acceso cerrado.
«El desarrollo retiniano de los cefalópodos muestra mecanismos de neurogénesis similares a los de los vertebrados” por Kristen Koenig et al. biología actual

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Resumen

El desarrollo retiniano de los cefalópodos muestra mecanismos de neurogénesis similares a los de los vertebrados

Puntos fuertes

• Las células progenitoras de la retina del calamar experimentan una migración nuclear intercinética
• Las células progenitoras, posmitóticas y diferenciadas se definen por transcripción
• La señalización de muesca puede regular tanto el ciclo celular de la retina como el destino celular en el calamar

Resumen

Los cefalópodos coleoides, incluidos los calamares, las sepias y los pulpos, tienen sistemas nerviosos grandes y complejos y ojos de cámara de gran agudeza. Estos rasgos son comparables solo a las características que han evolucionado independientemente en el linaje de los vertebrados.

El tamaño de los sistemas nerviosos de los animales y la diversidad de los tipos de células que los constituyen resultan de la estricta regulación de la proliferación y diferenciación celular durante el desarrollo.

Los cambios en el proceso de desarrollo durante la evolución que dan como resultado una diversidad de tipos de células neurales y un tamaño variable del sistema nervioso no se comprenden bien.

Aquí, desarrollamos técnicas de imágenes en vivo y realizamos interrogatorios funcionales para mostrar que el calamar Doryteuthis pealeii utiliza mecanismos durante la neurogénesis retiniana que caracterizan los procesos de los vertebrados.

Encontramos que las células progenitoras de la retina del calamar experimentan una migración nuclear hasta que salen del ciclo celular. Identificamos la organización retiniana correspondiente a células progenitoras, post-mitóticas y diferenciadas.

Finalmente, encontramos que la señalización de Notch puede regular tanto el ciclo celular de la retina como el destino celular. Dada la evolución convergente de sistemas visuales elaborados en cefalópodos y vertebrados, estos resultados revelan mecanismos comunes que subyacen al crecimiento de neurógenos primordiales altamente proliferativos.

Este trabajo destaca los mecanismos que pueden alterar la alometría ontogenética y contribuir a la evolución de la complejidad y el crecimiento de los sistemas nerviosos animales.