Revelan mecanismos de reparación de circuitos neuronales

Revelan mecanismos de reparación de circuitos neuronales

- LUCHA CONTRA EL PARKINSON Y EL ALZHEIMER -

Investigadores del CONICET y de la Fundación Instituto Leloir, identificaron el circuito que activa el crecimiento de las neuronas jóvenes que se fabrican en el hipocampo durante procesos de memoria y aprendizaje, y que las conectan con las redes neuronales del cerebro. El descubrimiento es importante en la reparación de circuitos neuronales afectados -por ejemplo- en enfermedades como el Parkinson y el Alzheimer.

Al contrario de lo que postulaba un dogma clásico de la biología, desde hace un par de décadas se sabe que el giro dentado del hipocampo, una región del cerebro importante para aprender y recordar,sigue fabricando neuronas durante toda la vida, un proceso conocido como “neurogénesis adulta”. Posteriormente se descubrió que esas neuronas nuevas se encargan de procesar la información de eventos asociados al aprendizaje.
El mecanismo biológico descripto en ratones por el laboratorio de Schinder permite entender procesos que ocurren en el cerebro humano. “En un próximo proyecto, que cuenta con colaboración de un laboratorio de Alemania, investigaremos si los estímulos descriptos en este trabajo pueden ser de utilidad en el diseño de estrategias de reparación en otras regiones del cerebro. Pero todavía hay un largo camino por recorrer en el campo de la ciencia básica para intentar lograr objetivos como la reparación de regiones del cerebro dañadas en un modo que permita recuperar la función original”, afirma Schinder.

Hasta la fecha, sin embargo, se desconocía el mecanismo encargado de “enchufar” esas neuronas nuevas para que puedan participar en procesos de aprendizaje.

Ahora un trabajo publicado en la revista Science y liderado por el investigador Alejandro Schinder -investigador principal del CONICET en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET - Instituto Leloir) y jefe del Laboratorio de Plasticidad Neuronal del Leloir- aporta conocimientos en esta dirección y podría servir para inspirar, en el futuro, posibles estrategias de reparación de circuitos neuronales afectados por diferentes patologías del sistema nervioso como las enfermedades de Parkinson y Alzheimer, y lesiones provocadas por traumatismos.

En modelos animales de laboratorio, los investigadores descubrieron que un circuito particular de células nerviosas, conocidas como “interneuronas gabaérgicas”, “es responsable de activar el desarrollo de las neuronas nuevas, captarlas e integrarlas en los circuitos del hipocampo donde contribuyen al aprendizaje”, indica el doctor Schinder y agrega que “si ese circuito está activo, las neuronas nuevas se enganchan rápidamente. Pero si queda ‘apagado’, esto no ocurre”.

-¿Cómo se hizo el descubrimiento?

- El trabajo fue liderado por la investigadora del CONICET Damiana Giacomini y el becario Diego Álvarez, quienes trabajan en el equipo de Schinder. Los científicos separaron grupos de ratones en dos ambientes completamente diferentes: uno era una “caja aburrida” con un tapizado acolchado de viruta de madera, comida y todo lo que necesitaran para estar cómodos; y el otro era una especie de “miniparque de diversiones” donde tenían juguetes para explorar y jugar, esto es, distintos estímulos para la curiosidad.

“Entonces lo que vimos -mediante el empleo de técnicas avanzadas de microscopia- es que si al ratón lo pasamos de la jaula aburrida a la que está llena de estímulos durante un breve periodo (dos días), las neuronas nuevas que nacen en el hipocampo y que están más o menos en la mitad de su desarrollo crecen rápidamente y se conectan con las neuronas preexistentes de esta región del cerebro. Por el contrario, en un ratón aburrido, esas neuronas tardan bastante tiempo en desarrollarse y conectarse, al punto que pueden quedar desconectadas y ser eliminadas”, explica Schinder, quien también es investigador del Howard Hughes Medical Institute de los Estados Unidos.

Asimismo, los científicos observaron que la experiencia estimulada por el ambiente divertido activaba de manera simultánea neuronas gabaérgicas que, al parecer, promovían la integración de las neuronas nuevas.

Para confirmarlo, Schinder y su equipo realizaron otro experimento en el que simularon el ambiente motivador activando de manera artificial (mediante proteínas sintéticas) las neuronas gabaérgicas. El resultado observado fue el mismo: “Se obtenía el mismo efecto que con el miniparque de diversiones y las neuronas inmaduras se conectaban rápidamente”, señala Schinder.

Acto seguido, los científicos realizaron el experimento contrario. Pusieron a los animales en el parque de diversiones pero les “apagaron” las interneuronas gabaergicas. Constataron que los roedores “se comportaban como si estuvieran en la caja aburrida, esto es, sin conectar las neuronas nuevas a las redes neuronales preexistentes”, puntualiza Giacomini. “Esto nos permitió confirmar que este circuito neuronal es el que convierte la experiencia en señales que dan la orden a las neuronas inmaduras nuevas para facilitar su inserción en la red”, explica Álvarez.

- ¿Cuál es la implicancia del estudio?

- El mecanismo biológico descrito en ratones por el laboratorio de Schinder permite entender procesos que ocurren en el cerebro humano. “En un próximo proyecto, que cuenta con colaboración de un laboratorio de Alemania, investigaremos si los estímulos descriptos en este trabajo pueden ser de utilidad en el diseño de estrategias de reparación en otras regiones del cerebro. Pero todavía hay un largo camino por recorrer en el campo de la ciencia básica para intentar lograr objetivos como la reparación de regiones del cerebro dañadas en un modo que permita recuperar la función original”, afirma Schinder.

“Así como hay mecanismos que capturan a las neuronas y las incorporan a las redes neuronales del cerebro, uno podría pensar las enfermedades neurodegenerativas como un fenómeno donde las neuronas van muriendo y se van desconectando. Hay casos como en la enfermedad de Alzheimer donde la desconexión precede a la muerte neuronal. En este contexto, se podría pensar en estrategias que tengan como finalidad ayudar a los circuitos a capturar neuronas o, al menos, a reducir la velocidad con la que se desconectan. De todas formas, hace falta mucha investigación básica para generar el conocimiento necesario para pegar el salto que pueda traducirse en terapias médicas”, subraya Schinder, quien por sus importantes aportes en neurociencias la Fundación Alexander von Humboldt de Alemania le otorgó el premio Friedrich Wilhelm Bessel en 2013.

También son autores del trabajo Sung Min Yang, Mariela Trinchero, Silvio Temprana, Karina Büttner y Natalia Beltramone, todos integrantes del laboratorio de Schinder y miembros del CONICET.
 

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