Neuropil

Neuropil (o "neuropilo") es cualquier área del sistema nervioso compuesta principalmente por axones no mielinizados, dendritas y procesos de células gliales que forma una región sinápticamente densa que contiene un número relativamente bajo de cuerpos celulares. La región anatómica más prevalente del neuropilo es el cerebro que, aunque no está completamente compuesto de neuropilo, tiene las áreas de neuropilo sinápticamente más grandes y más altas del cuerpo. Por ejemplo, la neocorteza y el bulbo olfatorio contienen neuropilo.

La sustancia blanca, que se compone principalmente de axones mielinizados (de ahí su color blanco) y células gliales, generalmente no se considera parte del neuropilo.

Neuropil (pl. neuropils) proviene del griego: neuro, que significa "tendón, tendón; nervio" y pilos, que significa "sentido". El origen del término se remonta a finales del siglo XIX.

Ubicación

Se ha encontrado neuropil en las siguientes regiones: capa de neocorteza externa, corteza de barril, capa plexiforme interna y capa plexiforme externa, hipófisis posterior y glomérulos del cerebelo. Todos estos se encuentran en los humanos, con la excepción de la corteza del barril, pero muchas especies tienen contrapartes similares a nuestras propias regiones de neuropil. Sin embargo, el grado de similitud depende de la composición del neuropilo que se compara. Es importante determinar las concentraciones de neuropilo dentro de ciertas regiones porque el simple uso de las proporciones de los diferentes elementos postsinápticos no verifica la evidencia concluyente necesaria. La comparación de las concentraciones puede determinar si las proporciones de diferentes elementos postsinápticos entraron en contacto o no con una vía axonal particular. Las concentraciones relativas podrían significar un reflejo de diferentes elementos postsinápticos en el neuropilo o mostrar que los axones buscaron y formaron sinapsis solo con elementos postsinápticos específicos.

Función

Dado que los neuropilos tienen una función diversa en el sistema nervioso, es difícil definir una determinada función general para todos los neuropilos. Por ejemplo, los glomérulos olfativos funcionan como una especie de estaciones de paso para la información que fluye desde las neuronas receptoras olfativas hasta la corteza olfatoria. La capa plexiforme interna de la retina es un poco más compleja. Las células bipolares postsinápticas con bastones o conos están despolarizadas o hiperpolarizadas dependiendo de si las células bipolares tienen sinapsis de inversión de signo o sinapsis de conservación de signo.

Eficiencia en el cerebro

Las neuronas son necesarias para todas las conexiones que se realizan en el cerebro y, por lo tanto, pueden considerarse como los "cables" del cerebro Al igual que en la informática, una entidad es más eficiente cuando sus cables están optimizados; por lo tanto, se esperaría que un cerebro que ha pasado por millones de años de selección natural tenga circuitos neuronales optimizados. Para tener un sistema neuronal optimizado, debe equilibrar cuatro variables: debe "minimizar los retrasos en la conducción en los axones, la atenuación del cable pasivo en las dendritas y la longitud del 'cable' utilizado para construir circuitos" así como 'maximizar la densidad de sinapsis', esencialmente optimizando el neuropilo. Los investigadores del Laboratorio Cold Spring Harbor formularon el equilibrio óptimo de las cuatro variables y calcularon la relación óptima entre el volumen del axón más la dendrita (es decir, el volumen del "cable" o volumen del neuropilo) y el volumen total de materia gris. La fórmula predijo un cerebro óptimo con 3/5 (60%) de su volumen ocupado por neuropil. La evidencia experimental tomada de tres cerebros de ratones concuerda con este resultado. La fracción de alambre es 0,59 ± 0,036 para la capa IV de la corteza visual, 0,62 ± 0,055 para la capa Ib de la corteza piriforme y 0,54 ± 0,035 para el estrato radiado del campo del hipocampo CA1. El promedio general es 0,585 ± 0,043; estos valores no son estadísticamente diferentes del 3/5 óptimo."

Importancia clínica

Esquizofrenia

Se ha demostrado que una cierta proteína sinaptofisina se pierde en personas con esquizofrenia que hace que las dendritas y las espinas se deterioren en la corteza prefrontal dorsolateral, una parte de la neocorteza, que juega un papel clave en el procesamiento de la información, atención, memoria, el pensamiento ordenado y la planificación, que son funciones que se deterioran en las personas con esquizofrenia. Se ha propuesto que el deterioro del neuropilo en esta corteza contribuye a la fisiopatología de la esquizofrenia.

Enfermedad de Alzheimer

El Alzheimer es una enfermedad neuropatológica que, según la hipótesis, resulta de la pérdida de las espinas dendríticas y/o la deformación de estas espinas en las cortezas frontal y temporal del paciente. Los investigadores han relacionado la enfermedad con una disminución en la expresión de drebrina, una proteína que se cree que desempeña un papel en la potenciación a largo plazo, lo que significa que las neuronas perderían plasticidad y tendrían problemas para formar nuevas conexiones. Este mal funcionamiento se presenta en forma de filamentos helicoidales que se enredan en el neuropilo. Este mismo fenómeno parece ocurrir también en los ancianos.

Otros animales

Otros mamíferos

Un área no humana significativa del neuropilo es la corteza del barril que se encuentra en los mamíferos con bigotes (por ejemplo, gatos, perros y roedores); cada "barril" en la corteza hay una región de neuropil donde termina la entrada de un solo bigote.

Artrópodos

El lóbulo óptico de los artrópodos y los ganglios del cerebro de los artrópodos, así como los ganglios del cordón nervioso ventral, no están mielinizados y, por lo tanto, pertenecen a la clase de neuropilos.

Investigación

La investigación se ha centrado en dónde se encuentra el neuropilo en muchas especies diferentes para revelar el rango de importancia que tiene y sus posibles funciones.

Estudios recientes

En chimpancés y humanos, el neuropilo proporciona una medida indirecta de la conectividad total dentro de una región local porque está compuesto principalmente de dendritas, axones y sinapsis.

En los insectos, el complejo central juega un papel importante en la función cerebral de orden superior. El neuropilo en Drosophila Ellipsoid se compone de cuatro subestructuras. Cada sección se ha observado en varios insectos, así como la influencia que tiene en el comportamiento, sin embargo, la función exacta de este neuropilo ha resultado difícil de determinar. El comportamiento anómalo de caminar y huir está controlado principalmente por el complejo central y las mutaciones genéticas que alteran la estructura respaldan la hipótesis de que el neuropilo del complejo central es un sitio de control del comportamiento. Sin embargo, solo los componentes específicos del comportamiento se vieron afectados por las mutaciones genéticas. Por ejemplo, la coordinación básica de las piernas para caminar era normal, mientras que la velocidad, la actividad y los giros estaban afectados. Estas observaciones sugieren que el complejo central no solo juega un papel en el comportamiento locomotor, sino también en el ajuste fino. También hay evidencia adicional de que el neuropilo puede funcionar en el aprendizaje y la memoria asociativos olfativos.

La investigación ha demostrado una reducción del neuropilo en el área 9 de los esquizofrénicos, así como hallazgos consistentes de reducción de la densidad de la columna vertebral en las neuronas piramidales de la capa III de las cortezas temporal y frontal.