El cerebro genera neuronas nuevas a lo largo de toda la vida porque así facilitaría la adaptación a los cambios del ambiente
Científicos del Instituto Leloir, Argentina,
Demostraron que las neuronas recién formadas pueden inducir cambios en la zona del cerebro donde se crean los recuerdos conscientes, algo que no es posible para aquellas ya maduras. Esto evidencia que la plasticidad neuronal del cerebro es limitada y explicaría la existencia de neurogénesis adulta.
Imagen por microscopía de neuronas nuevas en el giro dentado del hipocampo del cerebro adulto, proyectando a la zona CA3 (derecha). (Crédito: Verónica C. Piatti)
Mientras las neuronas ya maduras tienen una capacidad limitada para producir información espacial nueva, las recién formadas en el hipocampo pueden inducir cambios y adaptarse a las novedades que se les presenten, comprobaron científicos de la Fundación Instituto Leloir (FIL). Hasta ahora, no se conocía por qué el cerebro genera neuronas a lo largo de toda la vida, en un proceso que se conoce como “neurogénesis adulta”. Pero ahora un estudio publicado en la revista Cell Reports explicaría las razones.
“Se trata de uno de los primeros trabajos que logra asociar la actividad de las neuronas nuevas con el procesamiento de la información espacial realizada por las células nerviosas preexistentes”, asegur Emilio Kropff, jefe del Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro de nuestro Instituto y uno de los autores artículo. Tras explicar que el cerebro de todos los mamíferos forma “mapas espaciales” –representaciones ambientales– de los lugares que se visitan, el científico agrega: “Demostramos en ratones que las neuronas jóvenes del hipocampo son capaces de formar mapas nuevos, mientras que las neuronas más viejas no pueden hacerlo. Pensamos que esto es muy relevante para entender por qué nuestro cerebro adulto sigue generando neuronas a lo largo de toda la vida”.
El cerebro de los mamíferos adultos produce neuronas en dos sitios; uno de ellos es el hipocampo, área involucrada en la memoria, el aprendizaje, las emociones y la orientación espacial. Esas neuronas “jóvenes” se han asociado a tareas que requieren discriminación espacial fina, como recordar dos locales de ropa similares que visitamos o el poder encontrar donde estacionamos el auto cada mañana.
Para el estudio, los investigadores se centraron específicamente en una subárea del hipocampo llamada CA3, que se caracteriza por poseer muchas conexiones entre ellas y así permite recordar eventos completos a partir de fragmentos de información, aunque es cierto que también le es difícil reconocer pequeñas diferencias. Por medio de una técnica conocida como opto-electrofisiología y usando ratones como modelo de estudio, el equipo de la FIL analizó el efecto de una cohorte de neuronas a lo largo de diferentes semanas de su maduración mientras el animal exploraba un ambiente familiar.
A través de ingeniería genética, lograron que las neuronas nuevas del hipocampo expresen una proteína que se modula por luz (“opsina”) y con métodos ópticos las estimularon mientras los animales recorrían un ambiente que ya conocían en busca de comida. Además, con la combinación de la técnica de electrofisiología in vivo, recientemente puesta a punto en la FIL, pudieron analizar qué producían estas neuronas jóvenes, y luego ya maduras, durante el procesamiento de la información.
Para el estudio, el equipo utilizó el sistema Cheetah-NeuraLynx, que permite ver la actividad de neuronas únicas (izq.), del centro nervioso y el recorrido del animal en un ambiente determinado (der.) en tiempo real. Esta tecnología está en el Leloir y en su momento fue única en Sudamérica.
“Los registros electrofisiológicos mientras el animal exploraba libremente el mismo ambiente familiar antes, durante y luego de la estimulación con luz de las neuronas jóvenes evidenciaron que los mapas espaciales de CA3 cambiaron de manera irreversible. Se modificó la percepción espacial que el animal tenía establecida para ese ambiente familiar. En cambio, la misma estimulación en los días siguientes o cuando las neuronas ya eran maduras no tuvo ningún efecto. Estos resultados muestran que la plasticidad se agota con el uso o con la maduración neuronal y revela la necesidad evidente de mantener la neurogénesis adulta”, enfatiza Verónica C. Piatti, investigadora del Laboratorio de Plasticidad Neuronal de la FIL y coautora del artículo.
La científica añade: “Los mapas espaciales de CA3 se caracterizan por ser estables en el tiempo y únicos para cada ambiente diferente, lo que permite que identifiquemos diversos lugares recorridos. Pero ocurre también que un mismo espacio físico puede cambiar a lo largo del tiempo y los animales debemos poder reconocer y adaptarnos a esos cambios. Nuestro trabajo muestra que la neurogénesis adulta del hipocampo podría brindar esa capacidad de cambio, dado que promueve el remapeo de las neuronas de CA3”.
Una mirada al futuro
¿Esta capacidad de modificar los mapas espaciales de manera irreversible al estimular las neuronas jóvenes permitiría la posibilidad de “borrar” memorias como propuso hace casi 20 años la película “Eterno resplandor de una mente sin recuerdos”? “En este momento no lo podemos saber. Sin embargo si tuviera que adivinar, me inclino por otra hipótesis: creo que estamos cambiando la representación pero no la memoria”, reflexiona Kropff. “Es como si se modificara la palabra con la que nombramos algo, pero no el significado que le asignamos –continúa–. Sería un mecanismo muy útil para guardar en la memoria dos representaciones muy parecidas, como dos palabras similares que uno se puede confundir. Mejor inventar una palabra nueva y completamente distinta”.
Más allá de ayudar a entender por qué se produce la neurogénesis adulta, cabe preguntarse también si el hallazgo del equipo del Leloir podría tener impacto en la clínica, por ejemplo, para abordar patologías neurodegenerativas. “Nuestro trabajo no tiene una implicancia en la clínica de manera directa”, aclara Kropff. Piatti, por su parte, agrega: “Aunque no estamos trabajando en estas interesantes preguntas, nuestro trabajo provee un conocimiento nuevo en el área de la medicina, una herramienta más. Hacer ciencia básica es como fabricar ladrillos que luego se usan para construir diferentes estructuras dependiendo de las necesidades”.
Los otros autores del trabajo son Matías Mugnaini, de nuestro Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro; y Mariela Trinchero, Alejandro Schinder y Verónica Piatti, de nuestro Laboratorio de Plasticidad Neuronal.
INTITUTO LELOIR ARGENTINA