Las células cerebrales de los recién nacidos modulan el aprendizaje y la memoria

Enero 30, 2008

Las células cerebrales de los recién nacidos modulan el aprendizaje y la memoria

Enero 30, 2008

La Jolla, CA – Impulsadas por el ejercicio físico y mental, las células madre neurales continúan generando nuevas neuronas a lo largo de la vida, pero la función exacta de estas recién llegadas ha sido tema de mucho debate. La eliminación de un interruptor maestro genético que mantiene las células madre neurales en su estado proliferativo finalmente dio a los investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos algunas respuestas definitivas.

Sin neurogénesis adulta, literalmente el "nacimiento de las neuronas", los ratones modificados genéticamente se convirtieron en "aprendices lentos" que tenían problemas para navegar en un laberinto de agua y recordar la ubicación de una plataforma sumergida, informan los investigadores de Salk en el 30 de enero. Edición avanzada en línea de Nature. Los hallazgos sugieren que, algún día, los investigadores podrían estimular la neurogénesis con medicamentos activos por vía oral para influir en la función de la memoria, dicen los investigadores.

“Nuestro estudio establece directamente que la neurogénesis juega un papel importante en un proceso definido, la adquisición y el almacenamiento de la memoria espacial”, dice el investigador médico Howard Hughes. ronald m evans, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk, quien, junto con su colega Salk Fred H.Gage, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Genética, dirigió el estudio.

“Este hallazgo nos coloca en una posición nueva e importante para explotar el potencial de las terapias basadas en células madre para mejorar la función cerebral en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer que se acompañan de pérdida de memoria”, dice Evans.

En una colaboración anterior, Evans y Gage habían descubierto que TLX, un llamado receptor huérfano, es crucial para mantener las células madre neurales adultas en un estado proliferativo indiferenciado. Los receptores huérfanos están estructuralmente relacionados con los conocidos receptores de hormonas que median la señalización de esteroides y tiroides. Por el contrario, aún no se ha identificado una molécula reguladora de TLX.

Ahora, el equipo de Salk quería aprender más sobre la biología y la función de TLX. Sin embargo, la eliminación global de TLX conduce a una variedad de problemas de desarrollo, por lo que el becario postdoctoral y primer autor Chun-Li Zhang, Ph.D., tuvo que diseñar una estrategia que les permitiera controlar cuándo apagar la codificación del gen para TLX en células madre neurales mantenidas en placas de Petri así como en animales vivos. Cuando cultivó células madre neurales de ratón sin el gen que codifica TLX, la tasa de proliferación de estas células se desplomó y la actividad de cientos de genes cambió.

Zhang explica: "Este experimento confirmó que TLX induce específicamente el programa genético necesario para mantener las células madre neurales en su estado similar al de un tallo", y entregó a los investigadores de Salk la herramienta perfecta para rastrear la contribución de las neuronas recién nacidas a la función cerebral normal: una pregunta Gage está particularmente interesado en.

“En el pasado, los métodos para eliminar la neurogénesis, como la radiación y los inhibidores mitóticos que bloquean toda la división celular, eran bastante toscos”, dice. “Entonces, tal vez no sea sorprendente que la literatura esté plagada de resultados contradictorios”.

Las células madre neurales adultas generan continuamente nuevas células cerebrales o neuronas en dos pequeñas áreas del cerebro de los mamíferos: el bulbo olfativo, que procesa los olores, y la parte central del hipocampo, que participa en la formación de recuerdos y aprendizaje. Algunas de estas células recién nacidas mueren poco después de nacer, pero muchas de ellas se integran funcionalmente en el tejido cerebral circundante. Que vivan o mueran está regulado por la experiencia de los animales.

Combinando la genética del ratón y las técnicas de transferencia de genes, Zhang modificó genéticamente ratones que le permitieron eliminar específicamente TLX en el cerebro de ratones adultos y, por lo tanto, detener la neurogénesis. Luego sometió a los ratones a una batería de pruebas de comportamiento estándar.

Los ratones aprobaron con gran éxito todas las pruebas menos una: el laberinto acuático de Morris, una prueba de comportamiento común en la que los ratones tienen que confiar en señales visuales en las paredes circundantes para encontrar y recordar la ubicación de una plataforma sumergida escondida en un charco de agua lechosa. agua. Esta tarea se basa en muchas habilidades cognitivas, incluidas las habilidades analíticas, el aprendizaje y la memoria, y la capacidad de formar estrategias.

Cuanto más desafiante hacía Zhang la prueba, más difícil les resultaba a los ratones alterados navegar por el laberinto y recordar la ubicación de la plataforma. “Los ratones mostraron déficits tanto de aprendizaje como de memoria”, dice. “No es que no aprendieran, simplemente eran más lentos para aprender la tarea y no retenían tanto como sus contrapartes normales”, observa Zhang.

“Sea lo que sea que estas nuevas neuronas estén haciendo, no está controlando si estos animales aprenden o no”, explica Gage. “Pero estas nuevas células están regulando la eficiencia y la estrategia que utilizan para resolver el problema”.

El asistente de investigación Yuhua Zou, M.Sc., y el investigador postdoctoral Weimin He, Ph.D., ambos en el laboratorio de expresión génica en Salk, también contribuyeron al estudio.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.