9 de Julio de 2009
LA JOLLA, CA—Aunque ya no se discute el hecho de que generamos nuevas células cerebrales a lo largo de la vida, su propósito ha sido tema de mucho debate. Ahora, una colaboración internacional de investigadores dio un gran paso adelante en la comprensión de lo que realmente podrían hacer todas estas neuronas recién nacidas. Su estudio, publicado en la edición del 10 de julio de 2009 de la revista Science, ilustra cómo estas células jóvenes mejoran nuestra capacidad para navegar en nuestro entorno.
"Creemos que las nuevas células cerebrales nos ayudan a distinguir entre los recuerdos que están estrechamente relacionados en el espacio", dice el autor principal. Fred H.Gage, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Genética del Instituto Salk y de la Cátedra Vi and John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad, quien codirigió el estudio con Timothy J. Bussey, Ph.D., profesor titular en el Departamento de Psicología Experimental de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y Roger A. Barker, PhD., consultor honorario en Neurología en el Hospital Addenbrookes y profesor de la Universidad de Cambridge.
Cuando surgieron las primeras pistas de que en los cerebros humanos adultos continuamente brotan nuevas neuronas, uno de los principios centrales de la neurociencia (nacemos con todas las células cerebrales que tendremos) estaba a punto de ser anulado. Aunque nunca es fácil cambiar un paradigma, una década después la pregunta ya no es si existe la neurogénesis, sino para qué sirven realmente todas estas nuevas células.
La imagen muestra una tarea de aprendizaje de asociados emparejados (PAL), en la que los ratones tienen que elegir un objeto específico en su ubicación correcta en una pantalla táctil para obtener una recompensa. Los ratones adultos deficientes en neurogénesis adulta mostraron un deterioro específico en la separación de patrones, identificando una función específica del giro dentado para las neuronas recién nacidas en el cerebro adulto. Las neuronas adultas se muestran en rojo en el fondo.
Imagen: Cortesía de Jamie Simon, Instituto Salk de Estudios Biológicos
“Agregar nuevas neuronas podría ser un proceso muy problemático si no se integran correctamente en los circuitos neuronales existentes”, dice Gage. “Debe haber un claro beneficio para compensar el riesgo potencial”.
El área más activa de la neurogénesis se encuentra dentro del hipocampo, una pequeña área con forma de caballito de mar ubicada en lo profundo del cerebro. Procesa y distribuye la memoria a las secciones de almacenamiento apropiadas en el cerebro después de preparar la información para recordarla de manera eficiente. “Todos los días tenemos innumerables experiencias que involucran tiempo, emoción, intención, olfato y muchas otras dimensiones”, dice Gage. “Toda la información proviene de la corteza y se canaliza a través del hipocampo. Allí, se empacan juntos antes de volver a pasar a la corteza donde se almacenan”.
Estudios previos realizados por varios laboratorios, incluido el de Gage, habían demostrado que las nuevas neuronas contribuyen de alguna manera al aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo, pero la función exacta seguía sin estar clara.
La circunvolución dentada es la primera estación de relevo en el hipocampo para la información proveniente de la corteza. Mientras pasan, las señales entrantes se dividen y distribuyen entre 10 veces más células. Se cree que este proceso, llamado separación de patrones, ayuda al cerebro a separar eventos individuales que forman parte de los recuerdos entrantes. "Dado que la circunvolución dentada también es el lugar donde ocurre la neurogénesis, originalmente pensamos que agregar nuevas neuronas podría ayudar con la separación del patrón", dice Gage.
Esta hipótesis permitió a la estudiante de posgrado Claire Clelland, que dividía su tiempo entre los laboratorios de La Jolla y Cambridge, diseñar experimentos que desafiarían específicamente esta función de la circunvolución dentada utilizando diferentes tareas conductuales y dos estrategias distintas para detener selectivamente la neurogénesis en la circunvolución dentada. giro
Neurogénesis En el cerebro humano brotan nuevas neuronas, que se muestran en verde, a lo largo de la vida, particularmente en el hipocampo, el centro de aprendizaje y memoria del cerebro.
Imagen: Cortesía del Dr. Sebastian Jessberger, Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich
En el primer conjunto de experimentos, los ratones tenían que aprender la ubicación de una recompensa de comida que se presentaba en relación con la ubicación de una recompensa anterior dentro de un laberinto radial de ocho brazos. "Los ratones sin neurogénesis no tuvieron problemas para encontrar la nueva ubicación siempre que estuviera lo suficientemente lejos de la ubicación original", dice Clelland, "pero no pudieron diferenciar entre los dos cuando estaban cerca uno del otro".
Un experimento de pantalla táctil confirmó la incapacidad de los ratones con deficiencia de neurogénesis para discriminar entre ubicaciones muy próximas entre sí, pero también reveló que estos ratones no tenían problemas para recordar información espacial en general. “La neurogénesis nos ayuda a hacer distinciones más finas y parece desempeñar un papel muy específico en la formación de recuerdos espaciales”, dice Clelland. Agrega Gage: "Tiene valor saber algo sobre la relación entre eventos separados y cuanto más se acercan, más importante se vuelve esta información".
Pero la separación de patrones podría no ser el único papel que las nuevas neuronas tienen en la función del cerebro adulto: un modelo de computadora que simula los circuitos neuronales en el giro dentado basado en toda la información biológica disponible sugirió una función adicional. "Para nuestra sorpresa, resultó que las neuronas recién nacidas en realidad forman un vínculo entre los elementos individuales de los episodios que ocurren muy cerca en el tiempo", dice Gage.
Dado esto, él y su equipo ahora están planeando experimentos para ver si las nuevas neuronas también son críticas para codificar relaciones temporales o contextuales.
Los investigadores que también contribuyeron al trabajo incluyen a M. Choi, A. Fragniere y P. Tyers en el Centro de Reparación Cerebral de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, C. Romberg y L. M Saksida en el Departamento de Psicología Experimental de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, estudiante graduado G. Dane Clemenson Jr. en el Laboratorio de Genética del Instituto Salk de Estudios Biológicos y profesor asistente Sebastian Jessberger, MD en el Instituto de Biología Celular del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, Suiza .
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