Observan neuronas cambiar con la experiencia

Neurología. Científicos de la Universidad de Rockefeller observaron cambios en los circuitos neuronales en cerebros de roedores luego de eliminar algunos de sus bigotes.

La ciencia debe siempre mantener las puertas abiertas para el cambio; y aunque parezca slogan político, no lo es. Iniciamos el camino en la ignorancia y ha sido gradual que hemos descubierto la complejidad de miles de millones de años de evolución. Nuestras herramientas han ido modulando la edad del Universo, pero aún no podemos decir que la de hoy es la definitiva, conocemos partes de sus componentes, pero también sabemos que hay más y, mientras vamos calibrando mejor las herramientas para medir y hurgar el Cosmos que habitamos, observamos como lo que conocemos se transforma frente a nuestros ojos.

Lo mismo ha ido ocurriendo con el estudio del cerebro. El desarrollo de mejor tecnología viene a veces a brindarnos unos intensos momentos de esplendor. La neurología de hace unas pocas décadas, asumía que el alambrado del cerebro adulto era ya algo fijo, inamovible; ya no pensamos así. Realmente, las imágenes muestran un cerebro significativamente dinámico. Ahora, investigaciones realizadas en la Universidad de Rockfeller en Estados Unidos, sugieren que los circuitos en el cerebro adulto están siendo continuamente modificados por la experiencia.

Charles D. Gilbert, Janet Ross y un equipo de especialistas del laboratorio de neurología de dicha universidad, observaron estos cambios neuronales en cerebros de roedores. La curiosa investigación involucró los bigotes de ratones. Es algo que ya habíamos notado antes. Evidentemente, cambiamos con el tiempo y nuestro cuerpo se adapta, más o menos para algunos, a transformaciones radicales, como la pérdida de extremidades o de algún sentido. Regiones cerebrales se adaptan notablemente a estas modificaciones de vida y el nivel de esta transformación es mucho mayor de lo que se pensaba.

En el experimento, los neurólogos observaron cómo las neuronas encargadas de recibir información desde las puntas de los bigotes de los roedores cambiaban su relación, sus vínculos unas con otras, cuando un solo bigote era removido. El experimento explica cómo el circuito en una región del cerebro del ratón, llamada corteza somato sensorial, que tiene la tarea de procesar los estímulos que llegan de los varios sistemas del cuerpo que responden al tacto, pueden cambiar a la más mínima carencia.

El sistema para estudiar estos cambios neuronales en el laboratorio del doctor Gilbert es bastante curioso y ya hemos hablado antes de ello aquí en las noticias de ciencia. Se trata de usar un método de marcador viral para adherir proteínas fluorescentes a neuronas individuales y luego observar las imágenes de sinapsis individuales en un cerebro vivo e intacto y utilizando un microscopio de alta resolución de dos-fotones. Los estudiantes Dan Stettler y Homare (Matias) Yamahachi, en colaboración con Winfried Denk del Instituto Max Planck en Heidelberg ya estaban familiarizados con la neurona pues la habían seguido, semana tras semana, en la corteza visual primaria de monos adultos. Descubrieron que los circuitos de la corteza visual son altamente dinámicos, revolviendo sinapsis a una velocidad de 7% por semana.

“Estos cambios ocurrían sin llevar un régimen de aprendizaje o de manipulaciones físicas a las neuronas. De hecho, el año pasado, Yamahachi, junto a Rally Marik y Justin McManus, mostraron que cuando la experiencia sensorial es alterada, cambios aún más dramáticos ocurren en los circuitos corticales, seguidos de alteraciones rápidas en circuitos que tienen que ver con crecimiento exuberante de nuevas conexiones paralelas al podar conexiones viejas. Estos estudios en el laboratorio de Gilbert y otros realizados por neurólogos en el mundo, han comenzado a mostrar que existe un dinamismo por debajo de la corteza sensorial que no es un sistema fijo, como se pensó por tanto tiempo”, escribieron los autores en el diario PLoS Biology.

Neuronas excitadoras e inhibidoras

En su cerebro, las neuronas viven excitando o inhibiendo señales. En esta ocasión, los científicos miraron neuronas dentro de la corteza del ratón durante períodos de privación sensorial para determinar cómo la experiencia moldea los distintos componentes del circuito cortical.

Para ello, usaron el sistema barril-bigote en ratones adultos. Esto es porque la corteza del barril es una zona que pertenece a la somato sensorial y recibe estímulos sensoriales de los bigotes de los animales. Los científicos han mostrado que cuando se erradica una hilera completa de bigotes, las neuronas todas se mueven, los barriles cambian su representación para los bigotes adyacentes que permanecen intactos.

“Una vez eliminábamos un bigote, conexiones excitadoras que están unidas a los barriles sin bigotes pasaron por un crecimiento exuberante y un rápido brote de axones. Esta reestructuración ocurre rápidamente, en minutos u horas después de que los bigotes han sido eliminados, y continuó durante varias semanas. Al mismo tiempo en que las conexiones excitadoras estaban invadiendo las columnas desventajadas, existía un crecimiento recíproco de los axones en las neuronas inhibidoras de tanto los barriles en desventaja como los que no. Esto sugiere que el proceso de remodelar los circuitos corticales mantienen el balance entre las excitación y la inhibición que existe en la corteza normal”, escribieron.

Etapa postnatal temprana y el cerebro adulto

Los cambios estructurales en el cerebro pueden ser grandes o pequeños, detallados o caóticos y no siempre son positivos. Muchas veces el cerebro se equivoca en la evaluación de los daños ocurridos e inventa dolores, sonidos e inconveniencias que realmente no están ahí. Comprender mejor y detalladamente los mecanismos biológicos debajo de cada proceso cerebral nos ayudará a vislumbrar mejor cómo se forman las enfermedades allí.

Este nuevo estudio también ha mostrado que los cambios en los circuitos inhibidores precedieron aquellos vistos en las conexiones excitadoras, lo cual sugiere que los cambios inhibidores pueden mediar los excitadores. “Este proceso”, explica Gilbert, “imita lo que ocurre en el cerebro durante el desarrollo postnatal temprano. Esperamos determinar si los cambios asociados con la función de recuperación que siguen a las lesiones en el sistema nervioso periférico y central también ocurren bajo condiciones normales del aprendizaje perceptivo”.


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