Cómo los cambios en la duración del día alteran el cerebro y el comportamiento posterior

Resumen: Las neuronas en el núcleo supraquiasmático se coordinan para adaptarse a diferentes longitudes de luz del día y cambian a nivel celular y de red. Las neuronas alteraron la combinación y la expresión de la dopamina, alterando la actividad cerebral y, por lo tanto, los comportamientos de rutina diarios.

fuente: Universidad de California

Los cambios estacionales en la luz (días más largos en verano, días más cortos en invierno) se han asociado durante mucho tiempo con los comportamientos humanos, afectando todo, desde los patrones de sueño y alimentación hasta el cerebro y la actividad hormonal.

El trastorno afectivo estacional (SAD) es un buen ejemplo: un tipo de depresión asociado con una menor exposición a la luz solar natural, que generalmente ocurre durante los meses de invierno y, a menudo, en latitudes más altas cuando las horas de luz son más cortas.

La terapia con luz brillante ha demostrado ser un tratamiento eficaz para el trastorno afectivo estacional, así como para enfermedades como la depresión mayor no estacional, la depresión posparto y el trastorno bipolar, pero cómo los cambios estacionales en la duración del día y la exposición a la luz afectan al cerebro y los alteran a nivel celular y de circuito. Los científicos se mantuvieron en gran medida en la oscuridad.

En un nuevo estudio, publicado el 2 de septiembre de 2022, en progreso de la cienciaEn este estudio, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego utilizaron un modelo de ratón para arrojar luz sobre un proceso en el que las neuronas afectadas cambian la expresión de los neurotransmisores en respuesta a los estímulos de la duración del día, lo que resulta en cambios de comportamiento relevantes.

El trabajo fue dirigido por el autor principal del estudio, David Dulcis, Ph.D., profesor asociado en el departamento de psiquiatría de la Facultad de Medicina de la UCSD y miembro del Centro de Biología Biológica de la UCSD.

Escondido dentro del hipotálamo del cerebro humano hay una pequeña estructura llamada núcleo supraquiasmático (SCN), cada uno compuesto por unas 20.000 neuronas. (El cerebro humano promedio contiene aproximadamente 86 mil millones de neuronas y 85 mil millones de otras células no neuronales).

El SCN es el temporizador del cuerpo que regula la mayoría de los ritmos circadianos: cambios físicos, mentales y de comportamiento que siguen un ciclo de 24 horas y afectan todo, desde el metabolismo y la temperatura corporal hasta la liberación de hormonas.

El SCN funciona sobre la base de la entrada de células sensibles a la luz especializadas en la retina, que transmiten cambios en la luz y la duración del día a nuestros cuerpos.

En el nuevo estudio, Dulcis y sus colegas describen cómo las neuronas SCN se coordinan entre sí para adaptarse a diferentes longitudes de luz del día, cambiando a nivel celular y de red. Específicamente, encontraron que en ratones, cuyos cerebros funcionan de manera similar a los humanos, las neuronas alteraron la combinación y expresión de neurotransmisores clave que, a su vez, alteraron la actividad cerebral y los comportamientos diarios posteriores.

También se ha demostrado que los cambios estacionales en la exposición a la luz alteran la cantidad de neuronas que expresan neurotransmisores en el núcleo paraventricular (PVN), un área del cerebro que desempeña funciones esenciales en el control del estrés, el metabolismo, el crecimiento, la reproducción, la inmunidad y otras funciones autonómicas. funciones

“El nuevo hallazgo más impresionante de este estudio es que descubrimos cómo manipular artificialmente la actividad de neuronas SCN específicas e inducir con éxito la expresión de dopamina dentro del PVN hipotalámico”, dijo Dulcis.

“Descubrimos nuevas adaptaciones moleculares del SCN-PVN en respuesta a la duración del día en la modulación de la función hipotalámica y el comportamiento circadiano”, agregó la primera autora Alexandra Burca, PhD, y miembro del Laboratorio Dulcis.

“El cambio del neurotransmisor polisináptico que demostramos en este estudio puede proporcionar el vínculo anatómico/funcional que media los cambios estacionales en el estado de ánimo y los efectos de la terapia de luz”.

Los autores sugieren que sus hallazgos proporcionan un nuevo mecanismo que explica cómo el cerebro se adapta a los cambios estacionales en la exposición a la luz. Dado que la adaptación ocurre dentro de las neuronas ubicadas exclusivamente en el SCN, este último representa un objetivo prometedor para nuevas terapias para trastornos asociados con cambios estacionales en la exposición a la luz.

Sobre esta investigación en Neuroscience News

autor: scott la vi
fuente: Universidad de California
Contacto: Scott La Vie – Universidad de California
imagen: La imagen está acreditada al Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.

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“Los cambios estacionales en la duración del día cambian un neurotransmisor polisináptico para regular la actividad y el comportamiento de la red hipotalámicaPor Alessandra Porco et al. progreso de la ciencia

Resumen

Los cambios estacionales en la duración del día cambian un neurotransmisor polisináptico para regular la actividad y el comportamiento de la red hipotalámica

Los cambios estacionales en la duración del día (período de luz) afectan muchas funciones fisiológicas. El eje del núcleo supraquiasmático (SCN) del núcleo ventricular (PVN) juega un papel importante en el procesamiento de la información del período de luz.

Se observaron diferencias estacionales en la expresión de los neurotransmisores SCN y PVN en modelos humanos y animales. Sin embargo, se desconocen los mecanismos moleculares por los cuales el SCN-PVN responde al cambio de fotoperíodo.

Aquí, mostramos en ratones que las neuronas del polipéptido intestinal vasoactivo (VIP) en el SCN muestran plasticidad inducida por el fotoperíodo.

El registro de la dinámica del calcio in vivo reveló que las neuronas NMS alteran la actividad de la red PVN en respuesta a un fotoperíodo similar al invierno. La manipulación crónica de las neuronas NMS es suficiente para inducir el cambio de neurotransmisores en las neuronas PVN y afectar la actividad motora.

Nuestros hallazgos revelan adaptaciones moleculares no especificadas previamente del SCN-PVN en respuesta a la estacionalidad y el papel de las neuronas NMS en la regulación de la función hipotalámica a lo largo del día a través del cambio coordinado de neurotransmisores polisinápticos que influye en el comportamiento.