Febrero 27, 2002
La Jolla, CA – Los científicos del Instituto Salk han observado por primera vez que las nuevas células en el cerebro adulto crecen y maduran con el tiempo, funcionando como cualquiera de sus neuronas vecinas.
El estudio ofrece pruebas de que las células recién nacidas se integran en los circuitos neuronales existentes, proporcionando al cerebro una reserva continua de células activas juveniles. Estas células podrían entonces reemplazar a las neuronas más viejas o posiblemente usarse para remodelar el cerebro para que pueda aprender y adaptarse a nuevas experiencias.
“Esta es la primera demostración de que las nuevas células que nacen en el cerebro adulto son funcionales”, dijo fred gage, profesor de Salk y autor principal de un estudio que aparece en la edición del 28 de febrero de Nature que describe estos resultados.
Fue Gage quien, en noviembre de 1998, descubrió que los humanos adultos, incluso entre los ancianos, pueden generar nuevas células cerebrales a lo largo de la vida en un proceso llamado neurogénesis. Este estudio trascendental alteró el dogma de larga data que afirmaba que nacemos con un suministro completo de células cerebrales que disminuyen constantemente a lo largo de nuestras vidas.
Estudios posteriores de Gage y sus colegas revelaron que la actividad y otros estímulos ambientales podrían influir en la cantidad de nuevas células cerebrales. Por ejemplo, el equipo de Gage demostró que los ratones que corren desarrollan más células cerebrales en una región importante para el aprendizaje y la memoria, el hipocampo, que sus contrapartes sedentarias.
A pesar de tal trabajo, los científicos aún no sabían si estas nuevas células realmente funcionaban como cualquier otra neurona, o incluso si crecían y maduraban como otras células cerebrales. El estudio actual, que requirió el desarrollo de una nueva técnica para medir la actividad eléctrica en las células cerebrales vivas, debería disipar esas dudas.
Hasta ahora, prácticamente todos los estudios de neurogénesis se han basado en un método que utiliza ciertos marcadores que se captan e integran en el ADN de las células en división. A medida que estas células inmaduras crecen con el tiempo, los marcadores ofrecen una representación visual del destino anatómico de esa célula. Así, meses después, los científicos pueden ver si la célula finalmente se convierte en una neurona o en otra cosa.
Sin embargo, esta técnica no dice nada sobre la función celular. Tampoco proporciona una imagen gráfica de cómo, o incluso si, las células maduran para parecerse a cualquier otra neurona completamente integrada. Algunos han especulado que estas nuevas células cerebrales mueren poco después del nacimiento sin madurar hasta convertirse en células normales.
Para responder a estas preguntas, Gage y su equipo necesitaban inventar una técnica que les permitiera ver las células cerebrales vivas a medida que maduran, mientras realizan otras pruebas de actividad eléctrica aceptadas desde hace mucho tiempo. El grupo recurrió a los retrovirus, que se sabe que se integran en células en división; sin embargo, también se sabe que estos organismos se apagan durante la división celular. Para superar este obstáculo, el equipo de Gage diseñó nuevos retrovirus cuyo "interruptor de encendido" permanece activo durante este proceso y las subsiguientes divisiones celulares. Este retrovirus alterado, combinado con un marcador brillante llamado proteína verde fluorescente, o GFP, se inyectó luego en animales de laboratorio.
Al principio, no pudieron infectar suficientes células cerebrales para obtener resultados claros.
"Sabíamos que necesitábamos aumentar la cantidad de células que se están dividiendo", dijo Henriette van Praag, científica del personal del laboratorio de Gage y autora principal del estudio, respaldado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación para la Parálisis Christopher Reeve y El Fondo Mirador.
“Así que pensamos en la rueda de carrera. Si pusiéramos a los animales en una rueda para correr, como aprendimos en experimentos anteriores, aumentaríamos la probabilidad de tener más células infectadas. Y eso es lo que pasó.
“Después de inyectar el virus a estos animales, comenzamos a ver muchas, muchas más células”.
Cuatro semanas después, los científicos observaron los resultados bajo un microscopio fluorescente. La proteína verde absorbida por las células cerebrales recién nacidas revelaba ahora la anatomía de las neuronas jóvenes, con largos axones que transmiten mensajes electrónicos y dendritas, la antena que recibe las señales del entorno.
Luego, para ver si estas células realmente funcionaban, los científicos recurrieron a un dispositivo llamado pinza de parche que monitorea la actividad eléctrica. Los estudios electrofisiológicos realizados por Alexandro F. Schinder y Brian R. Christie, coautores del estudio, demostraron que estas células generaban y recibían impulsos eléctricos, casi como cualquier otra neurona.
“Todos los parámetros electrofisiológicos de esta celda de un mes eran equivalentes a las celdas que no estaban etiquetadas, excepto la capacitancia que mide el volumen”, dijo Gage. “Resulta que los volúmenes eran relativamente pequeños en estas celdas de un mes.
“No pensamos que nuestro virus duraría cuatro meses o más, pero teníamos un grupo separado de animales, de cuatro meses, y los examinamos”.
Para sorpresa del equipo, el virus sobrevivió en estos animales mayores y, bajo el microscopio, reveló neuronas más grandes y maduras que sus contrapartes jóvenes, con bosques espesos de dendritas complejas indistinguibles de otras neuronas maduras.
“La diferencia que vemos entre un mes y cuatro meses refleja la naturaleza dinámica de estas células y la naturaleza dinámica del sistema nervioso central”, dijo Gage. “Este es realmente un desarrollo emocionante”.
En sus próximos estudios, el equipo de Gage espera determinar qué hacen realmente estas nuevas neuronas.
“Una posible hipótesis es que se pueden requerir nuevas neuronas para reemplazar las neuronas que mueren”, dijo.
“Otra posibilidad es que las neuronas jóvenes proporcionen un mayor grado de plasticidad al cerebro maduro. Esta plasticidad mejorada se haría evidente a partir de la integración de nuevas unidades funcionales cuya conectividad puede ser moldeada por la experiencia”.
También participaron en el estudio Nicolas Toni y Theo D. Palmer.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos, ubicado en La Jolla, California, es una institución independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud y las condiciones humanas, y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. El Instituto fue fundado en 1960 por Jonas Salk, MD, con una donación de un terreno de la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes Birth Defects Foundation.
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