¿Qué factores afectan el crecimiento del axón?
El crecimiento del axón y los factores que lo afectan juegan un papel importante en la determinación de los circuitos del cerebro. Los gradientes moleculares y las concentraciones, así como los patrones de disparo, ayudan a determinar la dirección del crecimiento axonal y dónde ese axón forma sus sinapsis. Un esfuerzo significativo en marcha dentro de la comunidad científica tiene como objetivo catalogar y crear una visión general integral de todos los factores que determinan el crecimiento del axón. El proceso de crecimiento del axón y la formación de sinapsis asociada controlan qué células del cerebro se comunican directamente entre sí y cómo se procesa la información.
Las semaforinas y las plexinas son clases de moléculas expresadas en el cerebro. Se pueden expresar como ligandos en las superficies celulares o como moléculas liberadas que flotan libremente, formando gradientes de densidad molecular dentro del cerebro. En ciertas concentraciones tienen la capacidad de atraer axones de tipos de células particulares para crecer hacia ellos y en otras concentraciones tienen la capacidad de actuar como repelentes. Esto les permite funcionar como guías durante las fases de crecimiento del axón, pero para evitar simplemente tirar de todos los axones locales para crecer hacia la célula liberando las moléculas de guía molecular.
Todavía hay más asociaciones de crecimiento de axones expresadas en el dicho, "las células que se disparan juntas se unen". Es decir, las células de ciertos tipos de clase o células que procesan una determinada clase de información tendrán una probabilidad determinada de formar sinapsis con otras células en motivos de circuitos neuronales. Este fenómeno crea patrones de circuitos repetidos dentro del cerebro, que los científicos pueden usar para ayudar a comprender cómo procesa la información el cerebro.
Muy temprano en el desarrollo celular, una neurona tiene muchas neuritas indiferenciadas. Estos procesos somáticos celulares permanecen indeterminados hasta que ocurren ciertas circunstancias, como el contacto con otras células cercanas o la exposición a ciertas moléculas o factores de crecimiento que causan diferenciación, donde una neurita se convierte en un axón y las neuritas restantes en el soma celular se desarrollan como dendritas. Cuando esto sucede, la neurita que se convierte en el axón comienza a alargarse y desarrollar características similares a los axones. Estas características incluirán una falta de espinas dendríticas, una apariencia más delgada que las otras neuritas y arborizaciones terminales comunes.
Durante el desarrollo del cerebro, los axones también tienden a crecer en direcciones que luego se eliminan a medida que el organismo madura. Esto se considera un retroceso evolutivo, ya que estas entradas pueden haber sido utilizadas una vez pero ya no lo son, de la misma manera que un feto humano desarrolla una cola, pero esa característica pronto desaparece. Si bien puede parecer redundante que el crecimiento del axón se desarrolle solo para podarse constantemente, uno debe considerar los muchos factores que han determinado la forma en que se ha formado el circuito neuronal. Una pequeña redundancia aparente en el desarrollo podría tener sus propios usos que actualmente están más allá de la comprensión científica.