Científicos revelan que la estructura de los axones cerebrales es diferente a lo que se pensaba

La estructura de los axones cerebrales, fundamentales en la transmisión de señales eléctricas, podría ser mucho más compleja de lo que se había entendido hasta ahora. Un estudio realizado por investigadores de Johns Hopkins Medicine reveló que estos axones no son simplemente tubos lisos, como se había representado en los libros de texto durante más de un siglo, sino que en realidad presentan una morfología que se asemeja a cadenas de pequeñas perlas. Este descubrimiento, publicado en la revista Nature Neuroscience el 2 de diciembre de 2024, sugiere que esta estructura puede influir en la velocidad de transmisión de las señales eléctricas en el cerebro.

Los investigadores, liderados por el Dr. Shigeki Watanabe, llevaron a cabo experimentos con neuronas de ratones, encontrando que estas estructuras no eran meramente decorativas, sino que su forma podría afectar la forma en que los mensajes eléctricos se propagan a través de las células nerviosas. Además, se ha documentado la presencia de axones con esta morfología en tejido cerebral humano, ampliando así la relevancia de estos hallazgos más allá de los modelos animales.

El estudio pone en tela de juicio la representación convencional de los axones, que generalmente se ilustra como tubos relativamente uniformes interrumpidos por bultos ocasionales, conocidos como varicosidades sinápticas. Sin embargo, lo que sorprendió a los investigadores fue la identificación de pequeñas hinchazones repetidas en los axones bajo condiciones que preservaban su estructura normal, a las que denominaron "varicosidades no sinápticas". Esta diferencia es crucial, ya que el estudio no implica que todos los axones con perlas estén dañados, sino que esta morfología podría ser parte de la arquitectura normal de los axones.

La curiosidad del Dr. Watanabe sobre la existencia de estas perlas en axones comenzó con observaciones en gusanos, lo que llevó a una colaboración con el Dr. Graham Knott para investigar más a fondo. A pesar de que estudios anteriores habían documentado componentes esqueléticos dentro de los axones, el equipo se dio cuenta de que la perla no desaparecía al interrumpir esa estructura de soporte, lo que los llevó a explorar las propiedades físicas del axón y cómo la membrana circundante podría moldear su forma.

Para estudiar estas extensiones de las células cerebrales, que son mucho más delgadas que un cabello humano, los investigadores utilizaron microscopía electrónica de congelación a alta presión, una técnica que permite preservar las formas delicadas de los axones antes de ser examinados. Este método es crucial, ya que las técnicas de microscopía estándar pueden alterar las estructuras que se intentan observar. El Dr. Watanabe comparó este proceso con congelar una uva en lugar de deshidratarla hasta convertirla en una pasa.

Los hallazgos también indicaron que la actividad eléctrica puede modificar la estructura de los axones. Tras una estimulación eléctrica de alta frecuencia, las regiones en forma de perlas aumentaron de tamaño, lo que a su vez ralentizó la velocidad de transmisión de las señales eléctricas. Estos resultados sugieren que los axones no son cables fijos, sino que su estructura física puede adaptarse a la actividad neural, ajustando la forma en que se comunican las señales.

Este estudio no solo desafía un entendimiento centenario sobre la estructura de los axones, sino que también abre nuevas preguntas sobre cómo la forma física de los axones regula la comunicación en el cerebro. Los investigadores también planean examinar los axones en tejido cerebral humano, lo que podría proporcionar más información sobre la relación entre la estructura y la función en el sistema nervioso.

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