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# Biología # Neurociencia

El papel oculto de los neuropeptidos en el cerebro

Descubre cómo los neuropeptidos moldean nuestras funciones cerebrales y comportamientos.

Eric G. Ceballos, Asa Farahani, Zhen-Qi Liu, Filip Milisav, Justine Y. Hansen, Alain Dagher, Bratislav Misic

― 8 minilectura


Neuropeptidos: Los Neuropeptidos: Los Influencers Silenciosos del Cerebro en el cerebro y el comportamiento. Explora el impacto de los neuropeptidos
Tabla de contenidos

Los Neuropeptidos son mensajeros químicos especiales que se encuentran en el cerebro y el cuerpo, y juegan un papel crucial en cómo nuestro cerebro se comunica y procesa información. A diferencia de los Neurotransmisores que actúan rápidamente y envían señales directamente entre células nerviosas, los neuropeptidos se liberan en el espacio circundante y pueden afectar un área más amplia. Imagínalos como una suave lluvia empapando todo un jardín, mientras que los neurotransmisores son como un francotirador, apuntando a un solo objetivo con precisión milimétrica.

La Estructura del Cerebro

El cerebro es un órgano complejo organizado en diferentes niveles. Consiste en estructuras diminutas y conexiones (como una ciudad de pequeños edificios), redes más grandes de células cerebrales y grandes áreas con formas y diseños distintos. Los investigadores están interesados en entender cómo se conectan y trabajan juntos estos diferentes niveles. Muchos estudios se han centrado en cómo pequeñas partes del cerebro colaboran para influir en las más grandes. Por ejemplo, características pequeñas a nivel micro pueden afectar la forma en que todo el cerebro está conectado.

Neuropeptidos: Los Mensajeros

Los neuropeptidos son un tipo único de moléculas de señalización. Son más grandes que los neurotransmisores y son como largas cadenas de aminoácidos. Cuando se liberan, pueden viajar y afectar muchas células vecinas, en lugar de solo la que está justo al lado. Diferentes neuropeptidos se producen en áreas específicas del cerebro, como el Hipotálamo, pero también pueden encontrarse en todo el cerebro y el resto del cuerpo.

Estos neuropeptidos ayudan a nuestro cerebro a gestionar muchas funciones, desde el sueño y la alimentación hasta el dolor y las interacciones sociales. Piensa en ellos como los encargados en una estación de tren concurrida, dirigiendo el tráfico y asegurándose de que todo funcione sin problemas.

Mapeo de Sistemas de Neuropeptidos

Para entender mejor cómo funcionan los neuropeptidos en el cerebro humano, los científicos han creado mapas que muestran dónde se encuentran los diferentes Receptores de neuropeptidos. Con técnicas especiales, identificaron 38 receptores diferentes de neuropeptidos y su distribución en varias regiones del cerebro. Así como se utiliza un mapa para encontrar cafeterías en una ciudad nueva, estos mapas ayudan a los investigadores a ver cómo están organizados los sistemas de neuropeptidos en todo el cerebro.

El mapeo de estos receptores permite a los investigadores observar cómo diferentes neuropeptidos trabajan junto con otras estructuras y funciones importantes en el cerebro. Al estudiar estos patrones, pueden establecer conexiones entre cómo los neuropeptidos están relacionados entre sí y cómo influyen en la organización general del cableado del cerebro.

Cómo Coexisten los Neuropeptidos con los Neurotransmisores

Los neuropeptidos a menudo trabajan junto con neurotransmisores, que son los mensajeros más conocidos en el cerebro. Ambos se unen a receptores acoplados a proteínas G, lo que significa que tienen que tocar la puerta de una célula cercana para enviar su mensaje. La gran diferencia está en cómo envían ese mensaje. Los neurotransmisores son como un niño lanzando una pelota directamente a un amigo, mientras que los neuropeptidos son más como una mano saludando a una multitud, captando la atención de quienes están cerca.

Al analizar cómo estos dos tipos de sistemas comparten espacio en el cerebro, los investigadores descubrieron que a menudo aparecen juntos. Al igual que la mantequilla de maní y la gelatina, estos mensajeros se complementan entre sí. De hecho, estudios han encontrado que los receptores de neuropeptidos a menudo comparten áreas con receptores de neurotransmisores, indicando que pueden influir en las actividades de los otros.

El Papel de los Neuropeptidos en la Comunicación Cerebral

Más allá de sus roles como mensajeros individuales, los neuropeptidos también ayudan con la comunicación entre diferentes regiones del cerebro. Modelan cómo interactúan entre sí las diferentes áreas del cerebro. Algunos receptores se encuentran principalmente en la corteza, que está involucrada en el pensamiento más avanzado, mientras que otros están ubicados en áreas subcorticales, que gestionan funciones corporales básicas como el hambre y el sueño.

Al observar la expresión de estos neuropeptidos, los investigadores encontraron que el hipotálamo juega un papel central. Esta área del cerebro es como el director de una orquesta, coordinando el coro de señales de neuropeptidos en todo el cuerpo. Al examinar cómo la señalización de neuropeptidos se alinea con otras áreas del cerebro, los científicos están armando el rompecabezas de cómo fluye la comunicación y cómo diferentes señales afectan el comportamiento.

El Impacto Cognitivo de los Neuropeptidos

Los neuropeptidos no solo influyen en cómo operan nuestros cerebros; también ayudan a definir nuestras funciones cognitivas. Diferentes regiones del cerebro tienen perfiles específicos de receptores de neuropeptidos que se relacionan con varias tareas conductuales y cognitivas. Por ejemplo, algunos receptores ayudan con procesos como la atención y el reconocimiento visual, mientras que otros están vinculados a emociones como el estrés y la anticipación.

Al estudiar las conexiones entre los neuropeptidos y las funciones cognitivas, los investigadores pueden ver cómo estos mensajeros químicos contribuyen a todo, desde instintos básicos de supervivencia hasta habilidades de pensamiento complejas. Es como descubrir qué jugadores en un equipo deportivo son responsables de anotar puntos frente a aquellos que juegan una defensa sólida.

La Evolución de la Señalización de Neuropeptidos

El viaje de los neuropeptidos a través de la evolución revela cómo se volvieron esenciales para la función cerebral. A medida que las especies evolucionaron, el papel y la complejidad de los neuropeptidos también cambiaron. Mirando hacia atrás en diferentes especies, los investigadores notaron que los neuropeptidos habían desarrollado cambios adaptativos en ciertos puntos, lo que resalta su creciente importancia en la señalización cerebral.

A medida que los organismos pasaban de formas más simples a mamíferos más complejos, los sistemas de neuropeptidos experimentaron cambios drásticos. Estos cambios reflejan un giro hacia vías de señalización más intrincadas en el cerebro, permitiendo respuestas conductuales más avanzadas y regulación emocional. Al igual que actualizar de un teléfono de tapa a un teléfono inteligente, las capacidades de la señalización de neuropeptidos han mejorado enormemente.

Sensibilidad y Especificidad de las Funciones de Neuropeptidos

Mientras que los neuropeptidos son mensajeros poderosos, los investigadores deben asegurarse de entender sus funciones con precisión. Han encontrado que ciertos neuropeptidos varían en expresión entre hombres y mujeres, lo que afecta comportamientos relacionados con la reproducción. Los científicos también utilizan técnicas de imágenes avanzadas para conectar las distribuciones de receptores de neuropeptidos con medidas fisiológicas, como el flujo sanguíneo en diferentes regiones del cerebro.

Curiosamente, los investigadores también han encontrado que neuropeptidos específicos están involucrados en comportamientos como la alimentación y el sueño. Esto significa, en parte, que los neuropeptidos no son solo mensajeros aleatorios, sino que son parte integral de cómo nuestros cuerpos operan y reaccionan a diferentes situaciones.

Desafíos por Delante

A pesar de los descubrimientos emocionantes sobre los neuropeptidos, todavía hay muchas preguntas por responder. Los investigadores dependen de los datos actualmente disponibles, que pueden no siempre capturar el cuadro completo. Las técnicas relacionadas con la expresión génica y la imagen necesitan mejoras continuas para proporcionar mejores ideas sobre cómo los neuropeptidos influyen en las funciones cerebrales.

También está el desafío de la variabilidad en la expresión génica entre diferentes poblaciones. A medida que los investigadores acceden a conjuntos de datos más diversos, esperan descubrir ideas aún más profundas sobre cómo las diferencias individuales influyen en la función de los neuropeptidos.

Conclusión: La Importancia de los Neuropeptidos

Los neuropeptidos tienen un lugar significativo en la señalización y función cerebral, influyendo tanto en nuestros estados físicos como en nuestros procesos Cognitivos. Sus propiedades únicas y su amplio alcance a través del cerebro los convierten en mensajeros notables que ayudan a coordinar una multitud de funciones.

A medida que la investigación continúa mapeando el intrincado mundo de los neuropeptidos, la comprensión de su papel en nuestra vida diaria será cada vez más profunda. Después de todo, ya sea que se trate de nuestro estado de ánimo, hambre o patrones de sueño, estos pequeños mensajeros están detrás de escena, realizando el trabajo importante que mantiene nuestro cerebro funcionando correctamente. Así que, la próxima vez que te sientas un poco hambriento o emocional, piensa en los neuropeptidos trabajando duro en el fondo, asegurándose de que todo esté en orden.

Fuente original

Título: Mapping neuropeptide sigaling in the human brain

Resumen: Neuropeptides are functionally diverse signaling molecules in the brain, regulating a wide range of basal bodily and cognitive processes. Despite their importance, the distribution and function of neu-ropeptides in the human brain remains underexplored. Here we comprehensively map the organization of human whole-brain neuropeptide receptors across multiple levels of description; from molecular and cellular embedding to mesoscale connectivity and macroscale cognitive specialization. Using gene transcription as a proxy, we reconstruct a topographic cortical and subcortical atlas of neuropeptide receptors for 38 neuropeptide receptors, across 14 different neuropeptide families. We find that most neuropeptide receptors are highly expressed either in cortex or subcortex, delineating an anatomical cortical-subcortical gradient. Neuropeptides preferentially co-localize with metabotropic neurotrans-mitters, suggesting a system-wide correspondence between slow-acting molecular signaling mechanisms. Mapping neuropeptide receptors and their cognate ligands onto white-matter connectomes, we demonstrate that specific neuropeptides families shape electrophysiological and haemodynamic interregional connectivity. To investigate the behavioural consequences of distributed neuropeptide systems, we apply meta-analytic decoding to neuropeptide maps and show a gradient of functions, from sensory-cognitive to reward and bodily functions. Finally, evolutionary analysis indicates extended positive selection for neuropeptides in early mammals, suggesting that refinement of neuropeptides coincides with the emergence of neocortex and higher cognitive function. Collectively, these results show that the neuropeptide receptors are highly organized across the human brain and closely intertwined with multiple features of brain structure and function.

Autores: Eric G. Ceballos, Asa Farahani, Zhen-Qi Liu, Filip Milisav, Justine Y. Hansen, Alain Dagher, Bratislav Misic

Última actualización: 2024-12-11 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.627947

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.627947.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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