El cerebro adulto elimina las conexiones ramificadas de nuevas neuronas

El cerebro adulto elimina las conexiones ramificadas de nuevas neuronas

El estudio de Salk es el primero en seguir de cerca el desarrollo de nuevas neuronas en el cerebro adulto, lo que brinda una perspectiva potencial de los trastornos del neurodesarrollo, como el autismo y la esquizofrenia.

LA JOLLA: al ajustar su arquitectura, el cerebro adulto trabaja como un escultor, comenzando con más de lo que necesita para poder eliminar el exceso y lograr el diseño perfecto. Esa es la conclusión de un nuevo estudio que rastreó las células en desarrollo en el cerebro de un ratón adulto en tiempo real.

Las nuevas células cerebrales comenzaron con un período de crecimiento excesivo, enviando una plétora de ramificaciones neuronales, antes de que el cerebro cortara las conexiones. La observación, descrita el 2 de mayo de 2016 en Nature Neuroscience, sugiere que las nuevas células en el cerebro adulto tienen más en común con las del cerebro embrionario de lo que los científicos pensaban anteriormente y podrían tener implicaciones para comprender enfermedades como autismo, discapacidad intelectual y esquizofrenia.

"Nos sorprendió el alcance de la poda que vimos", dice el autor principal. Calibrador oxidado, profesor en el Laboratorio de Genética de Salk y titular de la Cátedra Vi and John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad.

Si bien la mayoría de los miles de millones de células del cerebro se forman antes del nacimiento, Gage y otros demostraron previamente que en algunas áreas seleccionadas del cerebro de los mamíferos, las células madre se convierten en nuevas neuronas durante la edad adulta. En el nuevo estudio, el grupo de Gage se centró en las células de la circunvolución dentada, un área profunda del cerebro que se cree que es responsable de la formación de nuevos recuerdos. Los científicos utilizaron una nueva técnica de microscopía para observar la formación de nuevas células en la circunvolución dentada de ratones adultos.

"Esta es la primera vez que hemos podido obtener imágenes de neuronas dentadas que crecen en un animal vivo", dice Tiago Gonçalves, investigador asociado en el laboratorio de Gage y primer autor del nuevo artículo.

Gonçalves y Gage siguieron, a diario, el crecimiento de las neuronas durante varias semanas. Cuando los animales se alojaron en ambientes con muchos estímulos (ruedas, tubos de plástico y cúpulas), las nuevas células crecieron rápidamente, enviando docenas de ramas llamadas dendritas que reciben señales eléctricas de las neuronas circundantes. Cuando se mantuvieron en alojamientos vacíos, las nuevas neuronas crecieron un poco más lentamente y enviaron, en promedio, unas pocas dendritas menos. Pero, en ambos casos, las dendritas de las nuevas células comenzaron a podarse.

“Lo que fue realmente sorprendente fue que las células que inicialmente crecían más rápido y se hicieron más grandes fueron recortadas para que, al final, se parecieran a todas las demás células”, dice Gonçalves. Él y sus colegas demostraron que cambiar las vías de señalización podría imitar algunos de los efectos del entorno complejo: las células crecieron más inicialmente, pero también se redujeron antes.

Entonces, ¿por qué el cerebro gastaría energía en desarrollar más dendritas de las necesarias? Los investigadores sospechan que cuantas más dendritas tiene una neurona, más flexibilidad tiene para podar exactamente las ramas correctas.

“Los resultados sugieren que existe una presión biológica significativa para mantener o retener el árbol dendrítico de estas neuronas”, dice Gage.

Los defectos en las dendritas de las neuronas se han relacionado con numerosos trastornos cerebrales, como la esquizofrenia, el Alzheimer, la epilepsia y el autismo. Registrar cómo el cerebro da forma a estas ramas, tanto durante el desarrollo embrionario como en la edad adulta, puede ser la clave para comprender la salud mental.

“Esto también tiene grandes repercusiones para la medicina regenerativa”, dice Gonçalves. “¿Podríamos reemplazar las células en esta área del cerebro con nuevas células madre y se desarrollarían de la misma manera? Todavía no lo sabemos”.

Otros investigadores del estudio fueron Cooper W. Bloyd, Matthew Shtrahman, Stephen T. Johnston, Simon T. Schafer, Sarah L. Parylak, Tranh Tran y Tina Chang del Instituto Salk.

El trabajo y los investigadores involucrados fueron apoyados por subvenciones de Fundación James S. McDonnell, CIRM, Fundación benéfica G. Harold y Leila Y. Mathers, Annette Merle-Smith, Fundación JBP, NIH y La Fundación Benéfica Leona M. y Harry B. Helmsley.