Los astrocitos del cerebro juegan un papel protagónico en la memoria a largo plazo

Los astrocitos del cerebro juegan un papel protagónico en la memoria a largo plazo

Los científicos de Salk descubren que los astrocitos, que durante mucho tiempo se consideraron jugadores secundarios en el cerebro, son necesarios para establecer recuerdos duraderos en ratones.

LA JOLLA—Las células en forma de estrella llamadas astrocitos ayudan al cerebro a establecer recuerdos duraderos, según descubrieron los investigadores de Salk. El nuevo trabajo se suma a un creciente cuerpo de evidencia de que los astrocitos, considerados durante mucho tiempo como meras células de apoyo en el cerebro, pueden tener un papel más importante. El estudio, publicado en la revista GLIA el 26 de julio de 2019, podría informar las terapias para los trastornos en los que la memoria a largo plazo está dañada, como la lesión cerebral traumática o la demencia.

“Esta es una indicación de que estas células están haciendo mucho más que simplemente ayudar a las neuronas a mantener su actividad”, dice el profesor. terrence sejnowski, jefe de Salk's Laboratorio de Neurobiología Computacional y autor principal del nuevo trabajo. "Sugiere que en realidad están jugando un papel importante en cómo se transmite y almacena la información en el cerebro".

Las neuronas del cerebro dependen de señales eléctricas rápidas para comunicarse por todo el cerebro y liberar neurotransmisores, pero los astrocitos generan señales de calcio y liberan sustancias conocidas como gliotransmisores, algunos de ellos químicamente similares a los neurotransmisores. La visión clásica era que la función de los astrocitos era principalmente brindar apoyo a las neuronas más activas, ayudar a transportar nutrientes, limpiar desechos moleculares y mantener las neuronas en su lugar. Solo más recientemente, los investigadores descubrieron que podrían desempeñar otros roles más activos en el cerebro a través de la liberación de gliotransmisores, pero estos siguen siendo en gran parte misteriosos.

En 2014, Sejnowski, el investigador postdoctoral de Salk António Pinto-Duarte y sus colegas mostró que la desactivación de la liberación de gliotransmisores en los astrocitos reducía un tipo de ritmo eléctrico conocida como oscilación gamma, importante para las habilidades cognitivas. En ese estudio, cuando los investigadores probaron las habilidades de aprendizaje y memoria de ratones con astrocitos discapacitados, encontraron déficits que estaban restringidos a su capacidad para discriminar la novedad.

En el nuevo estudio, el equipo de Sejnowski observó por primera vez la memoria a largo plazo de ratones con astrocitos alterados. Utilizaron animales modificados genéticamente que carecían de un receptor llamado inositol 2-trifosfato tipo 1,4,5 (IP₃R2), del que dependen los astrocitos para liberar calcio para la comunicación.

Los investigadores probaron a los ratones con tres tipos diferentes de desafíos de aprendizaje y memoria, incluida la interacción con un objeto novedoso y encontrar la salida en un laberinto. En cada caso, los ratones que carecen de IP₃R2 mostró la misma capacidad de aprendizaje que los ratones normales. Además, cuando se probaron en las 24-48 horas posteriores a cada proceso de aprendizaje inicial, los ratones con astrocitos interrumpidos aún podían retener la información, por ejemplo, encontrando su camino a través del laberinto. Los resultados estaban en línea con lo que se había visto en estudios anteriores.

Sin embargo, cuando el grupo esperó otras 2 a 4 semanas y volvió a probar a los ratones entrenados, notó grandes diferencias; los ratones a los que les faltaba el receptor se desempeñaron mucho peor, cometiendo más del doble de errores al completar el laberinto.

"Después de unas pocas semanas de retraso, los ratones normales se desempeñaron mejor que justo después del entrenamiento, porque su cerebro había pasado por un proceso de consolidación de la memoria", explica Pinto-Duarte, autora principal del nuevo artículo. “Los ratones que carecen de IP₃El receptor R2 se desempeñó mucho peor”.

El resultado es la primera vez que los defectos en los astrocitos se vinculan con defectos en la consolidación de la memoria o memoria remota.

Se sabe que el proceso de consolidación de la memoria en el cerebro involucra varios mecanismos que afectan a las neuronas. Se cree que uno de esos mecanismos se basa en un ajuste óptimo de la fuerza de la comunicación entre las neuronas a través de la comunicación a largo plazo. potenciación, por lo que esa fuerza aumenta, y a largo plazo depresión., por lo que algunas de estas conexiones se debilitan. Sejnowski y Pinto-Duarte demostraron que aunque los ratones sin IP₃R2 y la actividad reducida de los astrocitos no tuvieron problemas con el primero, exhibieron déficits significativos en el segundo, lo que sugiere que los astrocitos pueden estar desempeñando un papel específico en la depresión a largo plazo de las conexiones entre las neuronas.

“El mecanismo de la depresión a largo plazo de las neuronas no está tan bien estudiado ni comprendido”, dice Sejnowski. "Y esto nos dice que deberíamos observar cómo los astrocitos están conectados con el debilitamiento de estas conexiones neuronales".

Los investigadores ya están planeando estudios futuros para comprender mejor las vías por las cuales los astrocitos afectan la depresión a largo plazo de la comunicación neuronal y la memoria en general.

“El beneficio a largo plazo aquí es que si entendemos mejor estas vías, podremos desarrollar formas de manipular la consolidación de la memoria con drogas”, dice Sejnowski.

Otros investigadores del estudio fueron Amanda Roberts del Instituto de Investigación Scripps y Kunfu Ouyang de la Universidad de Pekín.

El trabajo fue apoyado por la Fundação Calouste Gulbenkian, el Instituto Médico Howard Hughes, el Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente y la Fundación de Investigación Básica de Shenzhen.

DOI: 10.1002 / glia.23679