Neuronas de Purkinje, las enigmáticas células del cerebelo y el corazón
Vistas al microscopio, las neuronas de Purkinje parecen pequeños árboles de navidad. Los expertos en neurociencia las definen como un reto y un misterio. Se sabe, por ejemplo, que están en el cerebelo y también en nuestro corazón, y que según nos revelan diversos estudios muy recientes podrían tener algún tipo de vínculo con la aparición del trastorno del espectro autista (TEA).
El universo neurológico resulta casi tan fascinante como el propio cosmos. Vistas a través de una lente, este tipo de células no solo llaman la atención por su llamativa forma y gran tamaño. Las neuronas de Purkinje, a su vez, reciben hasta diez veces más conexiones que cualquier otro tipo de neurona.
Los científicos llevan años con la mirada puesta en este tipo de estructuras porque a diferencia de otras neuronas inhibitorias, tienen también la facultad de “apagar” el funcionamiento de otras células externas al cerebelo. Su actividad electrofisiológica es tan particular que abre la puerta a la posibilidad de desarrollar nuevos tratamientos y enfoques para diversas condiciones.
No obstante, se necesita tiempo. Así, universidades, como la de Tokio, llevan años realizando estudios y observaciones a nivel de laboratorio con el pez cebra, intentando comprender muchas de sus funciones, como también, su posible implicación en el desarrollo de determinadas alteraciones neurológicas.
Intentemos por tanto conocer más aspectos sobre las interesantes neuronas de Purkinje.
“En lugar de que la realidad sea grabada pasivamente por el cerebro, ésta la construye activamente”.
-David Eagleman-
Neuronas de Purkinje: qué son y dónde están
Las neuronas de Purkinje son un tipo de célula cerebral del tipo GABAaérgica (es decir, tienen funciones inhibitorias). Hay cerca de 30 millones de este tipo de neuronas en el cerebelo y otras tantas en el músculo del corazón. Así, y gracias a la gran cantidad de fibras de Purkinje existentes en el músculo cardíaco, se produce y transmite también el impulso eléctrico.
Su descubridor fue Jan Evangelista Purkyně. Era un neurólogo de la Universidad de Breslau, Prusia, quien en 1832 las pudo observar por primera vez al hacer uso de un tipo de microscopio acromático. Cinco años después, presentaría su hallazgo ante la comunidad científica en la antigua Bohemia, ahora República Checa.
Años más tarde, Camillo Golgi, de la Universidad de Pavía, en Italia, examinó las células de Purkinje tiñéndolas con nitrato de plata intentando comprender un poco más su funcionamiento. También Santiago Ramón y Cajal, desde la Universidad de Barcelona, llevaría a cabo sus propias investigaciones. Fue en 1906 cuando ambos científicos recibieron el Premio Nobel de Medicina por su contribución para comprender la estructura del sistema nervioso.
¿Cómo son?
Como ya hemos señalado, las células de Purkinje son neuronas inhibitorias. Sabemos también que son muy grandes y que reciben un gran número de conexiones. El doctor Thomas Launey, director de la unidad de investigación molecular del Instituto Riken de Japón, es uno de los mayores expertos en estas estructuras cerebrales.
- Tal y como él mismo nos explica en diferentes trabajos, tienen forma de árbol, con unas dendritas muy ramificadas y un solo axón desde el cual enviar impulsos eléctricos.
- Cada cuerpo celular tiene un diámetro de unos ochenta micrones. Asimismo, tiene un potencial muy intenso para inhibir las neuronas excitadoras de la médula espinal.
- Una de sus principales características es la de poder “apagar” a otras neuronas que se encuentran fuera de la corteza del cerebelo.
- Por otro lado, cabe señalar que hay dos tipos de neuronas de Purkinje: las células musgosas (las cuales provienen del tronco encefálico) y las células trepadoras (que ascienden desde la médula oblongada).
Las neuronas de Purkinje y sus funciones inhibitorias
Las células de Purkinje intervienen en procesos motores y también en el aprendizaje. No podemos pasar por alto el gran número de descubrimientos que se están haciendo en los últimos años sobre las funciones del cerebelo, ahí donde estas células tendrán sin duda una importancia clave.
- La mayoría de las células de Purkinje liberan un neurotransmisor llamado GABA (ácido gamma-aminobutírico), el cual ejerce acciones inhibitorias sobre otras neuronas. De ese modo, se reducen los impulsos nerviosos para poder, de este modo, regular y coordinar nuestros movimientos motores.
- Esta regulación electrofisiológica la consigue de dos modos. Puede hacerlo a través de sus dendritas (o espigas) simples, las cuales ejercen una actividad eléctrica que va de los 17 y los 150 Hz. Asimismo, también puede activar un tipo de impulso eléctrico más intenso que tendría un potencial comprendido entre 1 y 3 Hz.
- Por último, es interesante saber que también facilitan la concentración durante los procesos de aprendizaje.
Las células de Purkinje y el autismo
La revista Molecular Psychiatry publicó a inicios del 2018 un interesante estudio llevado a cabo en la Universidad de Medicina de Harvard. Según este trabajo, una disfunción de las células de Purkinje del cerebelo podría mediar en la aparición del trastorno del espectro autista (TEA). Es una hipótesis más que se viene manejando desde hace muy poco.
El origen de esta alteración sería genética y recibiría el nombre de esclerosis tuberosa (TSC). Ha podido verse, por ejemplo, que muchos pacientes con autismo presentan un nivel muy bajo de este tipo de neuronas. Ello deriva en problemas para regular la conducta, los movimientos, en esa hiperestimulación constante que sienten estas personas así como en los déficits sociales derivados.
En la actualidad se está trabajando en la producción de neuronas Purkinje a partir de células madre. También se está diseñando un tipo de proteína que podría ayudar a los niños a reactivar la funcionalidad y producción de este tipo de estructura tan importante a la vez que decisiva. Estaremos pendientes por tanto de más datos e informaciones sobre un tema que, sin duda, nos abre múltiples posibilidades.
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- Abrams, Zéev R., and Xiang Zhang. (2014)”Signals and Circuits in the Purkinje Neuron.” Frontiers in Neural Circuits 5 (2011): 1–10. Doi: 10.3389 / fncir.2011.00011
- Maria Sundberg, Ivan Tochitsky, David E. Buchholz, Kellen Winden “Purkinje Cells Derived from TSC Patients Display Hypoexcitability and Synaptic Deficits Associated with Reduced FMRP Levels and Reversed by Rapamycin.” Molecular Psychiatry (Published online: February 15, 2018) DOI: 10.1038/s41380-018-0018-4
- Herzfeld, D. J., Kojima, Y., Soetedjo, R., & Shadmehr, R. (2015). Encoding of action by the Purkinje cells of the cerebellum. Nature, 526(7573), 439–441. https://doi.org/10.1038/nature15693