Una neurona descendente es una neurona que transmite señales desde el cerebro a los circuitos neuronales de la médula espinal (vertebrados) o del cordón nervioso ventral (invertebrados). Como únicos conductos de información entre el cerebro y el cuerpo, las neuronas descendentes desempeñan un papel clave en el comportamiento. Su actividad puede iniciar, mantener, modular y terminar comportamientos como la locomoción. Debido a que el número de neuronas descendentes es varios órdenes de magnitud menor que el número de neuronas en el cerebro o la médula espinal/cordón nervioso ventral, esta clase de células representa un cuello de botella crítico en el flujo de información desde los sistemas sensoriales a los circuitos motores.
Anatomía
Las neuronas descendentes tienen sus somas y dendritas (zonas de entrada primarias) en el cerebro. Sus axones recorren el cuello en conectivos o tractos y envían sus señales a neuronas de la médula espinal (vertebrados) o del cordón nervioso ventral (invertebrados).
Los insectos poseen sólo unos pocos cientos de neuronas descendentes. [5] [6] [7] [8] El trabajo en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster sugiere que están organizadas en tres vías amplias (ver esquema). [8] Dos vías directas vinculan regiones específicas en el cerebro con circuitos motores en el cordón nervioso ventral que controlan las patas y las alas, respectivamente. Una tercera vía acopla una amplia gama de regiones cerebrales a una gran región integradora en el cordón nervioso ventral que puede controlar ambos conjuntos de apéndices.
Función
Las neuronas descendentes desempeñan un papel importante en la iniciación, el mantenimiento, la modulación y la terminación de conductas. Se han identificado varias neuronas descendentes implicadas en el control de conductas específicas tanto en vertebrados como en invertebrados. Entre ellas se incluyen las neuronas descendentes que pueden iniciar y terminar la locomoción, [9] [10] [11] [12] modular la velocidad [10] [13] [14] y la dirección de la locomoción, [15] [16] [17] [18] [19] y ayudar a coordinar las extremidades. [20]
Si bien algunas neuronas descendentes son suficientes para provocar comportamientos específicos, [21] [22] [19] es probable que la mayoría de los comportamientos no estén controlados por neuronas descendentes individuales que emitan órdenes , sino por la actividad combinada de diferentes neuronas descendentes. [23] [24]
Algunas vías descendentes forman conexiones directas con neuronas motoras e interneuronas premotoras, [25] incluidos los generadores de patrones centrales . [26] Pero no se entiende bien cómo exactamente se integran las señales descendentes en los circuitos de la médula espinal (vertebrados) o del cordón nervioso ventral (invertebrados) durante el comportamiento. [3] [27]
^ Liang, Huazheng; Paxinos, George ; Watson, Charles (9 de octubre de 2010). "Proyecciones desde el cerebro hasta la médula espinal en el ratón". Estructura y función cerebral . 215 (3–4): 159–186. doi :10.1007/s00429-010-0281-x. hdl : 20.500.11937/30100 . ISSN 1863-2653. LCCN 2007243247. OCLC 804279700. PMID 20936329. S2CID 1880945.
^ ab Leiras, Roberto; Cregg, Jared M.; Kiehn, Ole (8 de julio de 2022). "Circuitos del tronco encefálico para la locomoción". Revisión anual de neurociencia . 45 (1): annurev–neuro–082321-025137. doi :10.1146/annurev-neuro-082321-025137. ISSN 0147-006X. PMID 34985919. S2CID 245771230.
^ Namiki, Shigehiro; Dickinson, Michael H; Wong, Allan M; Korff, Wyatt; Card, Gwyneth M (26 de junio de 2018). Scott, Kristin (ed.). "La organización funcional de las vías sensoriomotoras descendentes en Drosophila". eLife . 7 : e34272. doi : 10.7554/eLife.34272 . ISSN 2050-084X. PMC 6019073 . PMID 29943730.
^ Okada, Ryuichi; Sakura, Midori; Mizunami, Makoto (31 de marzo de 2003). "Distribución de las dendritas de las neuronas descendentes y sus implicaciones para la organización básica del cerebro de la cucaracha". The Journal of Comparative Neurology . 458 (2): 158–174. doi :10.1002/cne.10580. ISSN 0021-9967. PMID 12596256. S2CID 14396370.
^ Gal, Ram; Libersat, Frederic (septiembre de 2006). "Nuevas perspectivas sobre la iniciación y el mantenimiento de las conductas motoras de los insectos reveladas por lesiones específicas de los ganglios de la cabeza". Journal of Comparative Physiology A . 192 (9): 1003–1020. doi :10.1007/s00359-006-0135-4. ISSN 0340-7594. PMID 16733727. S2CID 28032937.
^ Hsu, Cynthia T.; Bhandawat, Vikas (abril de 2016). "Organización de neuronas descendentes en Drosophila melanogaster". Scientific Reports . 6 (1): 20259. Bibcode :2016NatSR...620259H. doi :10.1038/srep20259. ISSN 2045-2322. PMC 4738306 . PMID 26837716.
^ ab Namiki, Shigehiro; Dickinson, Michael H; Wong, Allan M; Korff, Wyatt; Card, Gwyneth M (26 de junio de 2018). "La organización funcional de las vías sensoriomotoras descendentes en Drosophila". eLife . 7 : e34272. doi : 10.7554/eLife.34272 . ISSN 2050-084X. PMC 6019073 . PMID 29943730.
^ Bidaye, Salil S.; Laturney, Meghan; Chang, Amy K.; Liu, Yuejiang; Bockemühl, Till; Büschges, Ansgar; Scott, Kristin (11 de noviembre de 2020). "Dos vías cerebrales inician programas distintos de marcha hacia adelante en Drosophila". Neuron . 108 (3): 469–485.e8. doi :10.1016/j.neuron.2020.07.032. ISSN 0896-6273. PMC 9435592 . PMID 32822613. S2CID 221198570.
^ ab Capelli, Paolo; Pivetta, Chiara; Soledad Esposito, Maria; Arber, Silvia (noviembre de 2017). "Circuitos de control de velocidad locomotora en el tronco encefálico caudal". Nature . 551 (7680): 373–377. Bibcode :2017Natur.551..373C. doi :10.1038/nature24064. ISSN 1476-4687. PMID 29059682. S2CID 205260887.
^ Zacarias, Ricardo; Namiki, Shigehiro; Card, Gwyneth M.; Vasconcelos, Maria Luisa; Moita, Marta A. (12 de septiembre de 2018). "Control descendente dependiente de la velocidad del comportamiento de congelación en Drosophila melanogaster". Nature Communications . 9 (1): 3697. Bibcode :2018NatCo...9.3697Z. doi :10.1038/s41467-018-05875-1. ISSN 2041-1723. PMC 6135764 . PMID 30209268.
^ Bouvier, Julien; Caggiano, Vittorio; Leiras, Roberto; Caldeira, Vanessa; Bellardita, Carmelo; Balueva, Kira; Fuchs, Andrea; Kiehn, Ole (19 de noviembre de 2015). "Neuronas de comando descendentes en el tronco encefálico que detienen la locomoción". Cell . 163 (5): 1191–1203. doi :10.1016/j.cell.2015.10.074. ISSN 1097-4172. PMC 4899047 . PMID 26590422.
^ Severi, Kristen E.; Portugues, Ruben; Marques, João C.; O'Malley, Donald M.; Orger, Michael B.; Engert, Florian (6 de agosto de 2014). "Control neuronal y modulación de la velocidad de nado en las larvas de pez cebra". Neuron . 83 (3): 692–707. doi :10.1016/j.neuron.2014.06.032. ISSN 0896-6273. PMC 4126853 . PMID 25066084.
^ Namiki, Shigehiro; Ros, Ivo G.; Morrow, Carmen; Rowell, William J.; Card, Gwyneth M.; Korff, Wyatt; Dickinson, Michael H. (14 de marzo de 2022). "Una población de neuronas descendentes que regula el motor de vuelo de Drosophila". Current Biology . 32 (5): 1189–1196.e6. doi :10.1016/j.cub.2022.01.008. ISSN 1879-0445. PMC 9206711 . PMID 35090590. S2CID 236961767.
^ Cregg, Jared M.; Leiras, Roberto; Montalant, Alexia; Wanken, Paulina; Wickersham, Ian R.; Kiehn, Ole (junio de 2020). "Neuronas del tronco encefálico que controlan las asimetrías locomotoras de los mamíferos". Nature Neuroscience . 23 (6): 730–740. doi :10.1038/s41593-020-0633-7. ISSN 1546-1726. PMC 7610510 . PMID 32393896.
^ Orger, Michael B.; Kampff, Adam R.; Severi, Kristen E.; Bollmann, Johann H.; Engert, Florian (marzo de 2008). "Control de la conducta guiada visualmente por distintas poblaciones de neuronas de proyección espinal". Nature Neuroscience . 11 (3): 327–333. doi :10.1038/nn2048. ISSN 1546-1726. PMC 2894808 . PMID 18264094.
^ Schnell, Bettina; Ros, Ivo G.; Dickinson, Michael H. (24 de abril de 2017). "Una neurona descendente correlacionada con las maniobras de dirección rápidas de la Drosophila voladora". Current Biology . 27 (8): 1200–1205. doi :10.1016/j.cub.2017.03.004. ISSN 0960-9822. PMC 6309624 . PMID 28392112. S2CID 5052663.
^ Rayshubskiy, Aleksandr; Holtz, Stephen L.; D'Alessandro, Isabel; Li, Anna A.; Vanderbeck, Quinn X.; Haber, Isabel S.; Gibb, Peter W.; Wilson, Rachel I. (18 de julio de 2020). "Mecanismos de circuitos neuronales para el control de la dirección en la Drosophila que camina": 2020.04.04.024703. doi :10.1101/2020.04.04.024703.{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
^ ab Bidaye, Salil S.; Machacek, Christian; Wu, Yang; Dickson, Barry J. (4 de abril de 2014). "Control neuronal de la dirección de la marcha de Drosophila". Science . 344 (6179): 97–101. Bibcode :2014Sci...344...97B. doi :10.1126/science.1249964. ISSN 0036-8075. PMID 24700860. S2CID 27815021.
^ Ruder, Ludwig; Takeoka, Aya; Arber, Silvia (7 de diciembre de 2016). "Las neuronas espinales descendentes de larga distancia garantizan la estabilidad locomotora cuadrúpeda". Neuron . 92 (5): 1063–1078. doi : 10.1016/j.neuron.2016.10.032 . ISSN 0896-6273. PMID 27866798. S2CID 2203590.
^ Korn, Henri; Faber, Donald S. (7 de julio de 2005). "La célula de Mauthner medio siglo después: ¿un modelo neurobiológico para la toma de decisiones?". Neuron . 47 (1): 13–28. doi : 10.1016/j.neuron.2005.05.019 . ISSN 0896-6273. PMID 15996545. S2CID 2851487.
^ Hampel, Stefanie; Franconville, Romain; Simpson, Julie H; Seeds, Andrew M (7 de septiembre de 2015). Borst, Alexander (ed.). "Un circuito de comando neuronal para el control del movimiento de acicalamiento". eLife . 4 : e08758. doi : 10.7554/eLife.08758 . ISSN 2050-084X. PMC 4599031 . PMID 26344548.
^ Cande, Jessica; Namiki, Shigehiro; Qiu, Jirui; Korff, Wyatt; Card, Gwyneth M; Shaevitz, Joshua W; Stern, David L; Berman, Gordon J (26 de junio de 2018). "Disección optogenética del control conductual descendente en Drosophila". eLife . 7 : e34275. doi : 10.7554/eLife.34275 . ISSN 2050-084X. PMC 6031430 . PMID 29943729.
^ Namiki, Shigehiro; Ros, Ivo G.; Morrow, Carmen; Rowell, William J.; Card, Gwyneth M.; Korff, Wyatt; Dickinson, Michael H. (31 de enero de 2022). "Una población de neuronas descendentes que regula el motor de vuelo de Drosophila". Current Biology . 32 (5): 1189–1196.e6. doi : 10.1016/j.cub.2022.01.008 . ISSN 0960-9822. PMC 9206711 . PMID 35090590. S2CID 236961767.
^ Lemon, Roger N. (1 de julio de 2008). "Vías descendentes en el control motor". Revista anual de neurociencia . 31 (1): 195–218. doi :10.1146/annurev.neuro.31.060407.125547. ISSN 0147-006X. PMID 18558853.
^ Jordan, Larry M.; Liu, Jun; Hedlund, Peter B.; Akay, Turgay; Pearson, Keir G. (1 de enero de 2008). "Sistemas de comando descendente para la iniciación de la locomoción en mamíferos". Brain Research Reviews . Redes en movimiento. 57 (1): 183–191. doi :10.1016/j.brainresrev.2007.07.019. ISSN 0165-0173. PMID 17928060. S2CID 39052299.
^ Bidaye, Salil S.; Bockemühl, Till; Büschges, Ansgar (1 de febrero de 2018). "Caminar con seis patas en insectos: cómo los CPG, la retroalimentación periférica y las señales descendentes generan ritmos motores coordinados y adaptativos". Revista de neurofisiología . 119 (2): 459–475. doi : 10.1152/jn.00658.2017 . ISSN 1522-1598. PMID 29070634.