Cómo sucede el proceso de Neurogénesis (Neurociencia)

Jul 25 2022
1.¿Puede la neurogénesis actuar como regularizador neural? (biorXiv) Autor : Lina M.
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1.¿Puede la neurogénesis actuar como regularizador neural? ( biorXiv )

Autor :Lina M. Tran, Adam Santoro, Lulu Liu, Sheena A. Josselyn, Blake A. Richards, Paul W. Frankland

Resumen :Nuevas neuronas se generan continuamente en la zona subgranular de la circunvolución dentada a lo largo de la edad adulta. Estas nuevas neuronas se integran gradualmente en los circuitos del hipocampo, formando nuevas sinapsis ingenuas. Visto desde esta perspectiva, estas nuevas neuronas pueden representar una fuente importante de ruido de "cableado" en las redes del hipocampo. En el aprendizaje automático, dicha inyección de ruido se usa comúnmente como técnica de regularización. Las técnicas de regularización ayudan a evitar el sobreajuste de los datos de entrenamiento y permiten que los modelos generalicen el aprendizaje a datos nuevos e invisibles. Usando un enfoque de modelado computacional, aquí preguntamos si un proceso similar a la neurogénesis actúa de manera similar como un regularizador, facilitando la generalización en una tarea de aprendizaje de categorías. En una red neuronal convolucional (CNN) entrenada en el conjunto de datos de reconocimiento de objetos CIFAR-10, modelamos la neurogénesis como un mecanismo de reemplazo/rotación, donde los pesos para un pequeño subconjunto de neuronas elegido al azar en una capa oculta elegida se reinicializaron con nuevos valores a medida que el modelo aprendió a categorizar 10 clases diferentes de objetos. Encontramos que la neurogénesis mejoró la generalización en datos de prueba invisibles en comparación con redes sin neurogénesis. Además, las redes neurogénicas superaron o funcionaron de manera similar a las redes con inyección de ruido convencional (es decir, abandono, disminución del peso y ruido neuronal). Estos resultados sugieren que la neurogénesis puede mejorar la generalización en el aprendizaje del hipocampo a través de la inyección de ruido, ampliando los roles que la neurogénesis puede tener en la cognición. donde los pesos para un pequeño subconjunto de neuronas elegido al azar en una capa oculta elegida se reinicializaron a nuevos valores a medida que el modelo aprendió a categorizar 10 clases diferentes de objetos. Encontramos que la neurogénesis mejoró la generalización en datos de prueba invisibles en comparación con redes sin neurogénesis. Además, las redes neurogénicas superaron o funcionaron de manera similar a las redes con inyección de ruido convencional (es decir, abandono, disminución del peso y ruido neuronal). Estos resultados sugieren que la neurogénesis puede mejorar la generalización en el aprendizaje del hipocampo a través de la inyección de ruido, ampliando los roles que la neurogénesis puede tener en la cognición. donde los pesos para un pequeño subconjunto de neuronas elegido al azar en una capa oculta elegida se reinicializaron a nuevos valores a medida que el modelo aprendió a categorizar 10 clases diferentes de objetos. Encontramos que la neurogénesis mejoró la generalización en datos de prueba invisibles en comparación con redes sin neurogénesis. Además, las redes neurogénicas superaron o funcionaron de manera similar a las redes con inyección de ruido convencional (es decir, abandono, disminución del peso y ruido neuronal). Estos resultados sugieren que la neurogénesis puede mejorar la generalización en el aprendizaje del hipocampo a través de la inyección de ruido, ampliando los roles que la neurogénesis puede tener en la cognición. las redes neurogénicas superaron o funcionaron de manera similar a las redes con inyección de ruido convencional (es decir, abandono, disminución del peso y ruido neuronal). Estos resultados sugieren que la neurogénesis puede mejorar la generalización en el aprendizaje del hipocampo a través de la inyección de ruido, ampliando los roles que la neurogénesis puede tener en la cognición. las redes neurogénicas superaron o funcionaron de manera similar a las redes con inyección de ruido convencional (es decir, abandono, disminución del peso y ruido neuronal). Estos resultados sugieren que la neurogénesis puede mejorar la generalización en el aprendizaje del hipocampo a través de la inyección de ruido, ampliando los roles que la neurogénesis puede tener en la cognición.

2. Las células madre neurales adultas y la neurogénesis son resistentes al ayuno intermitente ( biorXiv )

Autora: Rut Gabarró-Solanas, Amarbayasgalan Davaatseren, Tatjana Kepčija,Iván Crespo-Enríquez, Noelia Urbán

Resumen :El ayuno intermitente (AI) es una estrategia no farmacológica prometedora para contrarrestar el envejecimiento que se ha demostrado que aumenta el número de neuronas nacidas en adultos en la circunvolución dentada de ratones. Sin embargo, aún no está claro qué pasos del proceso de neurogénesis adulta están regulados por IF. El número de células madre neurales adultas (NSC) disminuye con la edad de manera dependiente de la activación. Para contrarrestar la pérdida del conjunto de células madre, las NSC adultas se encuentran principalmente en un estado inactivo e inactivo que garantiza su mantenimiento a largo plazo. Nuestro objetivo fue determinar si y cómo IF afecta la actividad y el mantenimiento de las NSC adultas en el hipocampo. Elegimos un protocolo de ayuno de días alternos con readministración de alimentos por la noche, que encontramos que induce de manera efectiva las características del ayuno y preserva el patrón de actividad circadiana de los ratones. Para determinar los efectos de IF en NSC y todos los pasos siguientes en el linaje neurogénico, combinamos el ayuno con ensayos de rastreo de linaje y retención de etiquetas. Descubrimos que IF no afecta la activación o el mantenimiento de NSC. Contrariamente a informes anteriores, también encontramos que IF no aumenta la neurogénesis del hipocampo. Obtuvimos los mismos resultados independientemente de la cepa, el sexo, la duración de la dieta, la administración de tamoxifeno o el método de identificación de las neuronas del recién nacido. Nuestros datos sugieren que las NSC mantienen la homeostasis en IF y que esta intervención no es una estrategia confiable para aumentar la neurogénesis adulta. también encontramos que IF no aumenta la neurogénesis del hipocampo. Obtuvimos los mismos resultados independientemente de la cepa, el sexo, la duración de la dieta, la administración de tamoxifeno o el método de identificación de las neuronas del recién nacido. Nuestros datos sugieren que las NSC mantienen la homeostasis en IF y que esta intervención no es una estrategia confiable para aumentar la neurogénesis adulta. también encontramos que IF no aumenta la neurogénesis del hipocampo. Obtuvimos los mismos resultados independientemente de la cepa, el sexo, la duración de la dieta, la administración de tamoxifeno o el método de identificación de las neuronas del recién nacido. Nuestros datos sugieren que las NSC mantienen la homeostasis en IF y que esta intervención no es una estrategia confiable para aumentar la neurogénesis adulta.

3. Un modelo gastruloide humano combinado de cardiogénesis y neurogénesis ( biorXiv )

Autor :Zachary T. Olmsted, Janet L. Paluh

Resumen: El desarrollo de múltiples linajes a partir de gastruloides está permitiendo oportunidades sin precedentes para modelar y estudiar procesos embrionarios humanos y se espera que se acelere ex vivoestrategias en el desarrollo de órganos. La reproducción de la cardiogénesis humana con neurogénesis en un contexto de múltiples linajes sigue siendo un desafío, que requiere la entrada espaciotemporal de señales paracrinas y mecánicas. Aquí ampliamos los gastruloides organizados de linajes múltiples (EMLO) para incluir la cardiogénesis (EMLOC) y describir los linajes neurocardiacos interconectados en un solo modelo gastruloide. Los EMLOC contráctiles recapitulan numerosas características de desarrollo interrelacionadas que incluyen la formación y especialización del tubo cardíaco, la diferenciación de los cardiomiocitos y las fases de remodelación, el epicardio, la morfogénesis de la pared ventricular, las estructuras tipo cámara y la formación de un tracto de salida putativo. La región cardíaca EMLOC, que se origina anterior al primordio del tubo intestinal, está poblado progresivamente por neuronas en un patrón espacial que refleja la distribución conocida de neuronas en el corazón humano inervado. Este modelo EMLOC humano representa el primer avance multilinaje para el estudio de la neurogénesis y la cardiogénesis coincidentes.

4. La dinámica preconfigurada en el hipocampo está guiada por la fecha de nacimiento del embrión y la tasa de neurogénesis ( biorXiv )

Autor: Roman Huszár,\Yunchang Zhang, Heike Blockus, György Buzsáki

Resumen :Es probable que la incorporación de información novedosa en la red del hipocampo esté limitada por su arquitectura innata y los patrones de actividad generados internamente. Sin embargo, el origen, la organización y las consecuencias de tales patrones siguen sin comprenderse bien. Aquí, mostramos que la dinámica de la red del hipocampo se ve afectada por la neurogénesis secuencial. Damos nacimiento a las neuronas piramidales CA1 con electroporación en el útero durante 4 días embrionarios que abarcan el pico de la neurogénesis del hipocampo, y comparamos sus características funcionales en ratones adultos que se mueven libremente. Las neuronas de la misma fecha de nacimiento mostraron una conectividad distinta, coactividad entre estados cerebrales y dinámicas de ensamblaje. Las neuronas del hipocampo con la misma fecha de nacimiento estaban organizadas topográficamente, en el sentido de que las neuronas agrupadas anatómicamente (<500 µm) exhibían representaciones espaciales superpuestas. General, el cableado y las características funcionales de las neuronas piramidales CA1 reflejaron una combinación de la fecha de nacimiento y la tasa de neurogénesis. Estas observaciones demuestran que la neurogénesis secuencial en el desarrollo embrionario da forma a las formas preconfiguradas de la dinámica de redes adultas.

5. Inferir redes reguladoras de genes causales específicas del tipo de célula durante la neurogénesis humana ( biorXiv )

Autor :Nil Aygün, Dan Liang y Wesley L. Crouse, Gregory R. Keele, Michael I. Love, Jason L. Stein

Fondo abstractoLa variación genética influye tanto en la accesibilidad de la cromatina, evaluada en estudios de loci de rasgos cuantitativos de accesibilidad de la cromatina (caQTL), como en la expresión génica, evaluada en estudios de expresión QTL (eQTL). Las variantes genéticas pueden afectar tanto a los genes cercanos (eQTL locales) como a los genes distales (eQTL trans). La colocalización entre caQTL y eQTL, o eQTL locales y distantes, sugiere que comparten variantes causales. Sin embargo, la colocalización por pares entre estos QTL moleculares no garantiza una relación causal. El análisis de mediación se puede aplicar para evaluar la evidencia que respalda la causalidad frente a la independencia entre los QTL moleculares. Dado que la función de los QTL puede ser específica del tipo de célula, realizamos análisis de mediación para encontrar vías causales reguladoras epigenéticas y distales para genes dentro de dos tipos de células principales de la corteza humana en desarrollo,

Resultados Encontramos que la expresión de 168 y 38 genes estuvo mediada por la accesibilidad a la cromatina en progenitores y neuronas, respectivamente. También encontramos que la expresión de los genes aguas abajo 781 y 200 estaba mediada por genes aguas arriba en progenitores y neuronas. Además, descubrimos que un locus genético asociado con diferencias interindividuales en la estructura cerebral mostró evidencia de mediación de SLC26A7 a través de la accesibilidad de la cromatina, identificando mecanismos moleculares de una asociación variante común a un rasgo cerebral.

Conclusiones En este estudio, identificamos redes reguladoras de genes causales específicas del tipo de célula mediante las cuales los impactos de las variantes en la expresión génica estaban mediados por la accesibilidad a la cromatina o la expresión génica distal. La identificación de estas vías causales permitirá identificar y priorizar objetivos reguladores procesables que perturben estos procesos clave durante el neurodesarrollo.

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