Autapsis

Una autapsis es una sinapsis química o eléctrica de una neurona sobre sí misma. ^{[1] [2]} También puede describirse como una sinapsis formada por el axón de una neurona sobre sus propias dendritas , in vivo o in vitro .

El término "autapsis" fue acuñado por primera vez en 1972 por Van der Loos y Glaser, quienes las observaron en preparaciones de Golgi de la corteza occipital de conejo mientras realizaban originalmente un análisis cuantitativo de los circuitos del neocórtex . ^[3] También en la década de 1970, se han descrito autapsis en la corteza cerebral de perros y ratas , ^{[4] [5] [6]} el neoestriado de monos , ^[7] y la médula espinal de gatos . ^[8]

En 2000, se modelaron por primera vez como soporte de la persistencia en redes neuronales recurrentes . ^[1] En 2004, se modelaron como demostración de comportamiento oscilatorio , que estaba ausente en la misma neurona modelo sin autapsis. ^[9] Más específicamente, la neurona oscilaba entre altas tasas de disparo y supresión de disparo, lo que refleja el comportamiento de ráfaga de picos que se encuentra típicamente en las neuronas cerebrales. En 2009, las autapsis se asociaron, por primera vez, con la activación sostenida. Esto propuso una posible función para las autapsis excitatorias dentro de un circuito neuronal. ^[10] En 2014, se demostró que las autapsis eléctricas generan ondas espirales y objetivo estables en una red modelo neuronal . ^[11] Esto indicó que desempeñaban un papel importante en la estimulación y regulación del comportamiento colectivo de las neuronas en la red. En 2016, se ofreció un modelo de resonancia. ^[12]

Las autapses se han utilizado para simular las condiciones de la "misma célula" para ayudar a los investigadores a realizar comparaciones cuantitativas, como estudiar cómo los antagonistas del receptor N -metil-D-aspartato (NMDAR) afectan a los NMDAR sinápticos frente a los extrasinápticos. ^[13]

Recientemente, se ha propuesto que las autapsis podrían posiblemente formarse como resultado del bloqueo de la transmisión de señales neuronales, como en casos de lesión axonal inducida por envenenamiento o impedimento de los canales iónicos. ^[14] Las dendritas del soma además de un axón auxiliar pueden desarrollarse para formar una autapsis para ayudar a remediar la transmisión de señales de la neurona.

Las autapsis pueden ser liberadoras de glutamato (excitadoras) o liberadoras de GABA (inhibidoras), al igual que sus contrapartes sinápticas tradicionales. ^[15] De manera similar, las autapsis pueden ser eléctricas o químicas por naturaleza. ^[2]

En términos generales, la retroalimentación negativa en las autapsis tiende a inhibir las neuronas excitables, mientras que la retroalimentación positiva puede estimular las neuronas quiescentes. ^[16]

Aunque la estimulación de las autapsis inhibitorias no indujo potenciales postsinápticos inhibitorios hiperpolarizantes en las interneuronas de la capa V de cortes neocorticales, se ha demostrado que afectan la excitabilidad. ^[17] Al utilizar un antagonista de GABA para bloquear las autapsis, la probabilidad de un segundo paso de despolarización inmediatamente posterior aumentó después de un primer paso de despolarización. Esto sugiere que las autapsis actúan suprimiendo el segundo de dos pasos de despolarización estrechamente sincronizados y, por lo tanto, pueden proporcionar inhibición por retroalimentación a estas células. Este mecanismo también puede explicar potencialmente la inhibición por derivación .

En cultivos celulares, se ha demostrado que las autapsis contribuyen a la activación prolongada de las neuronas B31/B32, que contribuyen significativamente al comportamiento de respuesta a los alimentos en Aplysia . ^[10] Esto sugiere que las autapsis pueden desempeñar un papel en la mediación de la retroalimentación positiva. La autapsis B31/B32 no pudo desempeñar un papel en la iniciación de la actividad de la neurona, aunque se cree que ayudó a mantener el estado despolarizado de la neurona. El grado en que las autapsis mantienen la despolarización sigue sin estar claro, en particular porque otros componentes del circuito neuronal (es decir, las neuronas B63) también son capaces de proporcionar una fuerte entrada sináptica durante la despolarización. Además, se ha sugerido que las autapsis proporcionan a las neuronas B31/B32 la capacidad de repolarizarse rápidamente . Bekkers (2009) ha propuesto que bloquear específicamente la contribución de las autapsis y luego evaluar las diferencias con o sin autapsis bloqueadas podría iluminar mejor la función de las autapsis. ^[18]

Las neuronas del modelo Hindmarsh-Rose (HR) han demostrado patrones caóticos, de picos regulares , quiescentes y periódicos de disparos en ráfagas sin autapsis. ^[19] Tras la introducción de una autapsis eléctrica, el estado periódico cambia al estado caótico y muestra un comportamiento alterno que aumenta en frecuencia con una mayor intensidad autáptica y retraso temporal. Por otro lado, las autapsis químicas excitatorias mejoraron el estado caótico general. El estado caótico se redujo y suprimió en las neuronas con autapsis químicas inhibidoras. En las neuronas del modelo HR sin autapsis, el patrón de disparo cambió de quiescente a periódico y luego a caótico a medida que aumentaba la corriente CC . En general, las neuronas del modelo HR con autapsis tienen la capacidad de cambiar a cualquier patrón de disparo, independientemente del patrón de disparo anterior.

Se ha descubierto que las neuronas de varias regiones del cerebro, como el neocórtex, la sustancia negra y el hipocampo, contienen autapsis. ^{[3] [20] [21] [22]}

Se ha observado que las autapsis son relativamente más abundantes en las células GABAérgicas dirigidas a las dendritas y a las cestas de la corteza visual del gato en comparación con las células estrelladas espinosas , las células de doble ramo y las células piramidales , lo que sugiere que el grado de autoinervación de las neuronas es específico de cada célula. ^[23] Además, las autapsis de las células dirigidas a las dendritas estaban, en promedio, más alejadas del soma en comparación con las autapsis de las células de la cesta.

El 80% de las neuronas piramidales de la capa V en los neocórtex de ratas en desarrollo contenían conexiones autápticas, que se ubicaban más en las dendritas basales y las dendritas oblicuas apicales que en las dendritas apicales principales . ^[24] Las posiciones dendríticas de las conexiones sinápticas del mismo tipo de célula eran similares a las de las autapsis, lo que sugiere que las redes autápticas y sinápticas comparten un mecanismo común de formación.

En la década de 1990, se sugirió que las descargas epileptiformes interictales de tipo de cambio despolarizante paroxístico dependen principalmente de la actividad autáptica de neuronas hipocampales excitatorias solitarias de rata cultivadas en microcultivo. ^[25]

Más recientemente, en tejidos neocorticales humanos de pacientes con epilepsia intratable , se ha demostrado que las autapsis de salida GABAérgica de las neuronas de disparo rápido (FS) tienen una liberación asincrónica (AR) más fuerte en comparación con el tejido no epiléptico y otros tipos de sinapsis que involucran neuronas FS. ^[26] El estudio encontró resultados similares utilizando también un modelo de rata. Se sugirió que un aumento en la concentración residual de Ca2+ además de la amplitud del potencial de acción en las neuronas FS causa este aumento en la AR del tejido epiléptico. Los fármacos antiepilépticos podrían potencialmente dirigirse a esta AR de GABA que parece ocurrir desenfrenadamente en las autapsis de las neuronas FS.

Se ha demostrado que el uso de un medio acondicionado con glía para tratar microcultivos de ganglios de retina de rata purificados y libres de glía aumenta significativamente la cantidad de autapsis por neurona en comparación con un control. ^[27] Esto sugiere que los factores solubles derivados de la glía y sensibles a la proteinasa K inducen la formación de autapsis en las células ganglionares de la retina de rata.