Programa Científico

Procesos fisiológicos y patológicos

GRUPO DE INVESTIGACIÓN

Mecanismos de plasticidad sináptica y contribución a la función cognitiva

José A. Esteban

La memoria se basa en la capacidad de las neuronas para modificar sus sinapsis. Pero, ¿cómo realizan las neuronas estos cambios? ¿Y cómo responden a la actividad que reciben? En el laboratorio usamos técnicas moleculares y genéticas, junto con electrofisiología, microscopía y ensayos de comportamiento con ratones para desentrañar los mecanismos neuronales responsables del aprendizaje y la memoria.

Investigación

Las conexiones sinápticas en el cerebro son continuamente remodeladas en respuesta a la actividad neuronal. Este proceso, conocido como plasticidad sináptica, está ampliamente aceptado como la base celular del aprendizaje y la memoria, y también es fundamental para el establecimiento de circuitos neuronales funcionales durante el desarrollo. Además, varias enfermedades neurodegenerativas y del neurodesarrollo (como la enfermedad de Alzheimer y los trastornos del espectro autista) se han correlacionado con déficits en la plasticidad sináptica. La investigación en el laboratorio se centra en los procesos celulares y moleculares responsables de estos cambios sinápticos, como forma de comprender los mecanismos básicos que subyacen al desarrollo cerebral, el aprendizaje y la memoria.

En los últimos años, hemos realizado importantes contribuciones para comprender cómo la maquinaria de tráfico intracelular de membrana de la neurona controla la plasticidad sináptica por medio del transporte de receptores de neurotransmisor dentro y fuera de la membrana sináptica. Por ejemplo, hemos identificado diferentes proteínas motoras y adaptadores moleculares que dirigen los compartimentos endosomales para insertar receptores de neurotransmisor en la membrana sináptica durante la potenciación a largo plazo o para eliminarlos durante la depresión a largo plazo. Además, hemos logrado importantes avances para entender cómo estos procesos se integran dentro de las vías de señalización intracelular, tanto a nivel sináptico como controlando la comunicación astrocito-neurona. También hemos abordado cómo las alteraciones en estos mecanismos conducen a disfunciones cognitivas en modelos animales de la enfermedad de Alzheimer y el autismo. A largo plazo, nuestro objetivo es explotar esta información molecular para desarrollar posibles vías terapéuticas de mejora cognitiva que puedan ensayarse en modelos de ratón.
Los principales abordajes experimentales en el laboratorio son la electrofisiología, la microscopía sobre células vivas y los ensayos de comportamiento, utilizando manipulaciones moleculares y genéticas tanto sobre tejido cerebral como sobre modelos de ratón. El laboratorio tiene un fuerte enfoque multidisciplinario, que creemos es esencial para el objetivo general de comprender cómo los mecanismos moleculares y celulares que operan en la sinapsis contribuyen a la función cerebral en la salud y la enfermedad.

Miembros del grupo

José Antonio Esteban García

Lab.: 303 Ext.: 4637 
jaesteban(at)cbm.csic.es

Celia García Vilela

Lab.: 303 Ext.: 4657
celia.garcia(at)cbm.csic.es

Silvia Gutiérrez Eisman

Lab.: 303 Ext.: 4657
sgeisman(at)cbm.csic.es

Irene Berenice Maroto Martínez

Lab.: 303 Ext.: 4637
imaroto(at)cbm.csic.es

Marta Piñeiro Pérez

Lab.: 303 Ext.: 4637

Aitana Jiménez Marín

Lab.: 303 Ext.: 4637

Luna Pérez Troncoso

Lab.: 303 Ext.: 4637

Adrián Segovia Navarro

Lab.: 303 Ext.: 4657
adrian.segovia(at)cbm.csic.es

Publicaciones representativas

Functional specialization of different PI3K isoforms for the control of neuronal architecture, synaptic plasticity, and cognition

Carla Sánchez-Castillo et al.

A kinesin 1-protrudin complex mediates AMPA receptor synaptic removal during long-term depression

Anna Brachet et al.

Astrocytic p38α MAPK drives NMDA receptor-dependent long-term depression and modulates long-term memory

Marta Navarrete et al.

PTEN recruitment controls synaptic and cognitive function in Alzheimer’s models

Shira Knafo et al.

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