Hipótesis del handshake
Propuesta según la cual, durante el desarrollo embrionario, los axones que crecen del tálamo hacia la corteza y los primeros axones que crecen de la corteza hacia el tálamo se encuentran a medio camino, en el telencéfalo ventral, y desde ahí cada haz usa al otro como guía para llegar a su destino. La formularon Zoltán Molnár y Colin Blakemore en 1995 a partir de estudios en roedores. El término inglés (handshake, apretón de manos) se usa sin traducir en la literatura.
El problema que resuelve
Los axones talamocorticales recorren un trayecto largo en un cerebro que todavía se está formando. Salen del diencéfalo, atraviesan el telencéfalo ventral por lo que será la cápsula interna y deben cruzar el límite palio-subpalial (PSPB, por sus siglas en inglés): la frontera entre el territorio que dará la corteza (palio) y el que dará los ganglios basales (subpalio). Esa frontera es hostil a su crecimiento. En sentido contrario avanzan los axones corticofugos pioneros, emitidos por neuronas de la subplaca y de la capa 6 en formación. La hipótesis propone que el encuentro entre ambos resuelve el problema: los axones corticales llevan a los talámicos a través del PSPB y los talámicos conducen a los corticales hacia el tálamo.
Evidencia
- Mutantes. Hevner et al. (2002) estudiaron ratones sin factores de transcripción propios de una sola de las dos regiones. Sin Tbr1, que se expresa en la corteza, los axones corticales se detienen en el subpalio y los talámicos, que no lo expresan, se desvían sin entrar en la corteza. Sin Gbx2, propio del tálamo, los axones talámicos no pasan del subpalio y los corticales, que tampoco lo expresan, no entran en el diencéfalo. Es lo que predice una guía recíproca.
- Sin axones corticales. Chen et al. (2012) bloquearon el desarrollo de los axones corticofugos sin alterar el tálamo ni el PSPB. Los axones talámicos recorrieron el subpalio en orden topográfico, pero se detuvieron en la frontera. Al sustituir la corteza mutante por corteza normal, volvieron a cruzar asociados a los axones corticales.
- Sin axones talámicos. Deck et al. (2013) mostraron el reverso: sin los axones talámicos, los axones corticotalámicos pioneros siguen la ruta por defecto de los axones corticales que descienden hacia regiones más caudales del sistema nervioso. Los axones corticales hacen una pausa, regulada por la señal Sema3E/PlexinD1, que da tiempo a que los talámicos lleguen al encuentro.
Matices
El encuentro no es la única guía. Antes del cruce, los axones talámicos atraviesan un corredor permisivo formado por neuronas que migran tangencialmente desde el telencéfalo ventral y expresan neuregulina-1, y se ordenan por gradientes de moléculas atractivas y repulsivas y por moléculas de adhesión como NCAM y CHL1. Tampoco se sabe qué proteínas de superficie median el contacto entre los dos haces: Grant, Hoerder-Suabedissen y Molnár (2012) señalan que no se han identificado y que la señalización bidireccional puede importar tanto como la fasciculación (la agrupación de axones en haces). Los trabajos recientes subrayan el componente temporal: las pausas y avances de cada población están sincronizados para que coincidan donde cada una necesita a la otra. Casi toda la evidencia procede del ratón y la rata.
Minilab
Handshake: desdibujar la frontera, en el Lab: compara el cruce del límite palio-subpalial en tres condiciones experimentales y sigue el viaje de los axones por fases, con imágenes de tejido de ratón.
Conceptos vecinos
Fuentes
- Molnár, Z. y Blakemore, C. (1995). How do thalamic axons find their way to the cortex? Trends in Neurosciences, 18(9), 389-397. (Categoría 2)
- Hevner, R. F., Miyashita-Lin, E. y Rubenstein, J. L. R. (2002). Cortical and thalamic axon pathfinding defects in Tbr1, Gbx2, and Pax6 mutant mice: evidence that cortical and thalamic axons interact and guide each other. Journal of Comparative Neurology, 447(1), 8-17. (Categoría 2)
- Chen, Y. et al. (2012). Evidence that descending cortical axons are essential for thalamocortical axons to cross the pallial-subpallial boundary in the embryonic forebrain. PLoS One, 7(3), e33105. (Categoría 2)
- Deck, M. et al. (2013). Pathfinding of corticothalamic axons relies on a rendezvous with thalamic projections. Neuron, 77(3), 472-484. (Categoría 2)
- Grant, E., Hoerder-Suabedissen, A. y Molnár, Z. (2012). Development of the corticothalamic projections. Frontiers in Neuroscience, 6, 53. (Categoría 2)