05/01/2018 | CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD
La señora de las moscas
Nara Muraro estudia los mecanismos neuronales que regulan los ciclos de sueño-vigilia a partir de investigaciones en la mosca de la fruta.
Nara Muraro. Foto: IBioBA.
Nara Muraro. Foto: IBioBA

El ritmo circadiano es una suerte de reloj biológico interno que regula cómo el organismo se anticipa y prepara para los cambios diarios del ambiente. Si bien existe en todos los organismos, sus mecanismos moleculares se describieron por primera vez en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y el hallazgo le valió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina 2017 a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young.

En el Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBioBA, CONICET-Partner Institute of the Max Planck Society) Nara Muraro, investigadora adjunta del CONICET, estudia cómo se comunican las neuronas circadianas que intervienen en la regulación de los ciclos de sueño-vigilia para entender los diferentes factores que influyen en la decisión que toma el organismo sobre si corresponde dormir – o no.

“En humanos, las neuronas del núcleo supraquiasmático son las que están a cargo de la regulación de los ritmos circadianos. En moscas estudiamos las neuronas laterales ventrales, que tienen funciones similares a las de ese núcleo”, explica, y agrega: “Queremos saber cómo se comunican con otras neuronas circadianas y no circadianas, y cómo, a partir de los estímulos que reciben de otros circuitos neuronales, intervienen en la decisión de dormir o no”.

Es que cuando un organismo ‘decide’ si es adecuado dormir o no tiene en cuenta varios factores, como por ejemplo si hay una pareja sexual cerca y entonces se extiende un poco más el plazo de vigilia; si comió o no y por lo tanto si es más importante dormir que buscar comida; o si hay un depredador cerca, por nombrar algunos.

Muraro comenta que el acto de dormir está probablemente cruzado por otros comportamientos y que el cerebro, en cada momento, tiene que decidir si es oportuno hacerlo o no.

Las conexiones del sueño

A nivel macro, en el grupo de Muraro investigan cómo se comunican entre sí las neuronas que dirigen el comportamiento del sueño y de los ritmos circadianos, porque lo importante no es estudiar estas células en forma aislada, sino en su función y comunicación colectiva, ya que son los circuitos neuronales los que determinan el comportamiento.

“Usamos una técnica llamada electrofisiología, que nos permite medir directamente el voltaje de la membrana de las neuronas, que cambia a medida que se transmite un impulso eléctrico”, dice. En Drosophila los ritmos circadianos se estudian a nivel comportamental desde hace mucho tiempo y se sabe bastante bien cómo funcionan esas neuronas a nivel celular y molecular, pero de ese eslabón intermedio, es decir cómo se comunican las neuronas entre ellas, se sabe muy poco, “y no se puede describir el fenómeno analizando sin tener en cuenta cómo se comunican, ya que el proceso lo integran en conjunto”, agrega.

Avances

En 2017 un trabajo en el que participó Muraro junto al laboratorio de Fernanda Ceriani, investigadora principal del CONICET en la Fundación Instituto Leloir y publicado en la revista Cell Reports, identificó uno de los neurotransmisores que usan estas neuronas para comunicarse entre ellas: la glicina. Esta pequeña molécula es un aminoácido – uno de los bloques que constituyen las proteínas – y probablemente actúa como la ‘sintonía fina’ del ritmo circadiano, específicamente en el proceso de notificar la hora del día a otras neuronas.

“A veces esa sintonía fina es lo que hace que las procesos ocurran adecuadamente, y la glicina actuaría cuando hay pequeños cambios. Esto es clave en el proceso general que tienen los organismos para adaptarse al medio ambiente que los rodea y a los cambios que en él ocurren”, analiza.

A fines de 2015 en otro trabajo, publicado en Journal of Neuroscience, describieron cuáles son las fuentes de información para las neuronas relacionadas con el sueño. Mostraron que, en Drosophila, la retina (zona interna del ojo que capta el estímulo lumínico) envía señales a las células relacionadas con el ritmo circadiano.

“Uno diría ‘y si, la luz es importante para dormir’, pero como esta mosca es translúcida la luz ya impacta directamente en las neuronas. Entonces, ¿qué información importante le envía la retina a esas células?”, se pregunta Muraro.

La hipótesis que propusieron es que esa parte del ojo envía información sobre la actividad social a la que está sujeta la mosca. Si hay una pareja sexual o un predador cerca, por ejemplo, estos circuitos de procesamiento podrían incluir esa información visual, no solo lumínica, para que Drosophila decida si es adecuado o no dormir.

Una técnica que muy pocos manejan

Nara Muraro es especialista en la técnica de patch-clamp en cerebros de Drosophila. Por su complejidad, apenas tres o cuatro laboratorios usan este método en la mosca y el de Muraro, en el IBioBA-CONICET-MPSP, es uno de ellos.

El patch-camp es una técnica que permite estudiar uno o un grupo de canales iónicos en las membranas celulares, que juegan un papel muy importante en la conducción del impulso nervioso y en las variaciones de voltaje en las membranas. Por su desarrollo Erwin Neher, quien visitó el IBioBA el año pasado, recibió junto a Bert Sakmann el premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1991.

Según Muraro, el patch-camp permite saber exactamente qué está pasando a la membrana de una neurona o conocer su potencial de reposo, datos que no se obtienen con otros experimentos. En Drosophila es complejo realizar esta técnica, porque involucra el uso de microinstrumental en el interior de las neuronas, de dimensiones significativamente pequeñas.

Ana Belluscio. IBioBA- CONICET – MPSP