galvanotropismo neuronal

El galvanotropismo neuronal es la capacidad de dirigir el crecimiento de prolongaciones neuronales mediante un campo eléctrico extracelular . ^{[ 1 ]} Esta técnica se ha investigado desde finales de la década de 1920 y se ha demostrado que dirige la formación de prolongaciones tanto axónicas como dendríticas en cultivos celulares . Por el momento, solo es posible dirigir el crecimiento en preparaciones in vitro . Las preparaciones in vitro implican el uso de una placa de cultivo con un factor de crecimiento neuronal específico de la especie . Se extraen neuronas de un animal determinado, se siembran en la placa y se dejan crecer (a menudo en incubación ). La aplicación de un campo eléctrico extracelular muestra que las células desarrollarán prolongaciones en la dirección del campo eléctrico aplicado. Esta dirección puede ser la del cátodo o la del ánodo , dependiendo del tipo de sustrato sobre el que se siembran las células.

Se cree que el mecanismo subyacente a este comportamiento implica el efecto del campo eléctrico sobre los receptores y las proteínas de membrana en la superficie celular . Estas proteínas cargadas experimentarían una fuerza electroforética que las atrae hacia el polo opuesto del campo eléctrico. La mayoría de estas proteínas de membrana tienen carga negativa, pero el crecimiento, cuando se observa, parece dirigirse hacia el polo negativo (cátodo). Este es un comportamiento extraño que solo puede explicarse mediante efectos electroosmóticos . Los iones con carga positiva fuera de la célula experimentan una fuerza hacia el cátodo. Existe un flujo de estos iones fuera de la célula y se cree que la fuerza de cizallamiento del movimiento de la solución atrae la neurita en dirección catódica. Además, el campo eléctrico puede despolarizar la célula cerca del lado catódico, abriendo canales de calcio dependientes de voltaje y permitiendo la entrada de iones de calcio a la célula. Se cree ampliamente que el calcio es un factor en el crecimiento de las neuritas. Esta teoría ha sido cuestionada en un artículo reciente de científicos de la Universidad de Purdue . Estudios recientes también implican diferenciar entre el efecto de la corriente en la dirección del crecimiento y el efecto de un simple campo eléctrico. También se están realizando estudios que involucran campos de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC).

Este es actualmente un tema de intensa investigación, en el que numerosos laboratorios de neurociencia de todo el mundo intentan ser los primeros en desarrollar un método viable para dirigir el crecimiento neuronal. ^{[ 2 ]} Entre las posibles aplicaciones se incluyen la dirección y regeneración de nervios seccionados , aunque estas solo estarán disponibles en un futuro muy lejano. Esta técnica también sería útil en el estudio de redes neuronales. Las neuritas podrían dirigirse entre sí a grandes distancias y formar sinapsis . Se podrían construir y estudiar redes de cientos o miles de células.