Científicos de Salk mapean el centro de acción del cerebro

Científicos de Salk mapean el centro de acción del cerebro

El nuevo trabajo disipa las nociones arraigadas sobre el área involucrada en el Parkinson y la adicción

LA JOLLA: cuando alcanza esa fuente de brownies, una estructura cerebral en forma de bola llamada estriado es fundamental para controlar su movimiento hacia la recompensa. Un cuerpo estriado sano también te ayuda a detenerte cuando ya has tenido suficiente.

Pero cuando el cuerpo estriado no funciona correctamente, puede provocar trastornos como Enfermedad de Parkinson, trastorno obsesivo-compulsivo o adicción.

De hecho, las funciones exactas del cuerpo estriado no están resueltas de ninguna manera, y también es un misterio cómo la estructura puede coordinar muchas funciones diversas. Ahora, un nuevo estudio publicado el 25 de agosto de 2016 por investigadores del Instituto Salk y sus colegas en la revista Neurona, profundiza en la anatomía y la función del cuerpo estriado mediante el empleo de estrategias de vanguardia para mapear de manera integral una de las formas de organización menos conocidas del cerebro.

"El resultado más emocionante de esta investigación es que ahora tenemos una nueva vía para estudiar preguntas de larga data sobre cómo el cuerpo estriado controla el movimiento en cerebros sanos y enfermos", dice el investigador principal del estudio. Xin-jin, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk.

Hace cuarenta años, los investigadores descubrieron una forma única en que se organiza el cuerpo estriado. Está salpicado de neuronas de parche, que bajo el microscopio parecen pequeñas islas de células. El océano que las rodea está formado por neuronas a las que los científicos se refieren colectivamente como células de "matriz".

En el transcurso de cuatro décadas, los científicos formularon hipótesis sobre el papel de las neuronas de parche y de matriz en las enfermedades neurodegenerativas. Una idea era que las células de parche eran alimentadas por los centros de pensamiento superiores del cerebro, lo que sugiere que podrían desempeñar un papel en la cognición, mientras que las células de la matriz parecían desempeñar un papel en la detección y el movimiento.

Por el contrario, el nuevo estudio disipa esa idea, mostrando que ambos tipos de información se envían a las neuronas parche y matriz, aunque las células parche tienden a recibir un poco más de información de los centros emocionales del cerebro (estos están incluidos en los centros de pensamiento superiores). Pero esos resultados podrían ayudar a explicar por qué, en los cerebros de pacientes con trastornos neurológicos como la enfermedad de Huntington (una enfermedad neurodegenerativa progresiva que afecta el movimiento y otras funciones), las células parche y las células de la matriz se ven afectadas, dice Jin.

"Este es un ejemplo elegante que demuestra que estamos en una nueva era de estudio de los circuitos cerebrales con un detalle cada vez más refinado", dijo Daofen Chen, Ph. D., directora de programas de la Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares de los NIH. "Como resultado de las tecnologías emergentes y las herramientas novedosas, estamos obteniendo nuevos conocimientos sobre los mecanismos de los trastornos cerebrales".

Jin, junto con los primeros autores del artículo, Jared Smith, Jason Klug y Danica Ross, recurrieron a varias tecnologías para descubrir estos nuevos hallazgos. El primero fue la ingeniería genética para apuntar de forma selectiva y precisa al parche frente a las neuronas de la matriz; Tradicionalmente, los investigadores usaban métodos de tinción que no eran tan exactos. En segundo lugar, los nuevos métodos de rastreo neuronal, incluido uno generado por el colaborador Edward Callaway y su grupo en Salk, permitieron al equipo de Jin trazar la entrada de todo el cerebro a las células del parche y la matriz y también la salida de cada uno de los tipos de células. Un tercer enfoque importante, del campo de la electrofisiología, permitió a los científicos confirmar las conexiones que habían mapeado y comprender su fuerza.

"Gran parte del trabajo previo sobre las células de parche y de matriz dedujo sus funciones en función de la conectividad con el resto del cerebro, pero la mayoría de esas hipótesis eran incorrectas", dice Smith. "Con un mapa más preciso de la entrada y salida de las celdas de parche y matriz, ahora podemos hacer hipótesis más informadas".

Las neuronas de parche y matriz no son la única forma en que los neurocientíficos entienden el cuerpo estriado. El cuerpo estriado también contiene células que toman dos rutas opuestas, las vías directa e indirecta, que se cree que proporcionan el acelerador y los frenos del movimiento, por así decirlo. Esas vías indirectas y directas también son cruciales para ciertos comportamientos, como la formación de nuevos hábitos.

Curiosamente, tanto los grupos de parche como los de matriz contienen células de vía directa e indirecta. Eso hace que la historia del cuerpo estriado sea más complicada, dice Jin, pero en estudios futuros su equipo puede estudiar la intersección de estos dos tipos de organización en el contexto de cómo el cuerpo estriado controla las acciones en la salud y la enfermedad.

Otros autores del estudio son Jason Klug, Danica Ross, Christopher Howard, Nick Hollon, Vivian Ko, Hilary Hoffman y Edward Callaway del Instituto Salk; y Charles Gerfen de la Instituto Nacional de Salud Mental en Bethesda, Maryland.

La investigación fue apoyada por subvenciones de la Los Institutos Nacionales de Salud, el Fundación Dana, el Fundación Médica Ellison, y la Fundación Whitehall.