MADRID 15 Mar. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio sobre el desarrollo del cerebro de los ratones poco después de su nacimiento puede aportar información sobre cómo los acontecimientos de las primeras etapas de la vida pueden afectar a los patrones de conexión del cerebro que se manifiestan en forma de enfermedad más adelante, concretamente en trastornos como la esquizofrenia, la epilepsia y el autismo.
Los investigadores se centraron en dos tipos de células cerebrales que se han relacionado con trastornos neurológicos en la edad adulta: las neuronas de un sistema modulador situado en las profundidades del cerebro y otras neuronas de la corteza, la capa más externa del cerebro, que contrarrestan la excitación de otras células mediante efectos inhibitorios. Las células moduladoras envían cables de largo alcance a la corteza para influir a distancia en la actividad de las células corticales.
El estudio, publicado en la revista 'Science Advances', es el primero que demuestra que estos dos tipos de células se comunican muy pronto en el desarrollo del cerebro. Una sustancia química liberada por las células moduladoras inicia la ramificación, o arborización, de los axones, las largas y delgadas extensiones de los cuerpos de las células nerviosas que transmiten mensajes, en las células corticales, y esa arborización dicta la eficacia de las células de la corteza para realizar su trabajo.
Aunque todavía hay mucho que aprender sobre el impacto de esta interacción celular en el cerebro postnatal, los investigadores dijeron que el estudio abre la puerta a una mejor comprensión de cómo las enfermedades neurológicas en los adultos pueden estar relacionadas con los acontecimientos de la vida temprana.
"Se sabe que las experiencias anómalas en los primeros años de vida pueden influir en las sensaciones y el comportamiento futuros de los niños. Este hallazgo puede ayudar a explicar ese tipo de mecanismo", señala Hiroki Taniguchi, profesor asociado de patología en la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos) y autor principal del estudio.
"Este estudio aporta nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cerebro y la patología cerebral --añade--. Es posible que durante el desarrollo, dependiendo de las experiencias de los animales, la actividad de este sistema modulador pueda modificarse y, en consecuencia, el cableado del circuito cortical".
Taniguchi realizó el trabajo con los coautores André Steinecke y McLean Bolton mientras era investigador del Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia.
En el estudio intervinieron células de candelabro, un tipo de neuronas inhibidoras de la sección cortical del cerebro, y neuronas del sistema colinérgico -uno de los sistemas que vigilan el entorno y el estado interno, y envían señales al resto del cerebro para desencadenar la memoria y los comportamientos adecuados-.
"Ambos tipos de células se han estudiado hasta ahora por separado en el contexto de las funciones o modulaciones adultas. El papel del desarrollo de las neuronas colinérgicas en el cableado del cerebro sigue siendo poco conocido", reconoce Taniguchi.
Las células en candelabro reciben su nombre por el rociado de sinapsis de transmisión de señales (denominadas cartuchos sinápticos) en los terminales de las ramas que se asemejan a las velas de un candelabro, un patrón que les confiere un control inhibitorio sobre cientos de células a la vez.
"Estas células tienen un control de salida --explica Steinecke, primer autor del estudio que ahora trabaja en Neuway Pharma, en Alemania--. Las células candelabro pueden poner un freno a las células excitadoras y decirles que no están preparadas para disparar. Como células inhibidoras, se cree que las células de candelabro regulan las ondas de disparo, lo cual es importante, porque las ondas contienen información que se transmite a grandes distancias del cerebro".
Estudios post-mortem anteriores han demostrado que los terminales sinápticos situados en el extremo de los axones de las células de candelabro parecen estar reducidos en los cerebros de los pacientes con esquizofrenia.
"La reducción de este 'árbol' axonal sugiere que no hacen tantas conexiones con los objetivos posteriores, y las propias conexiones también están alteradas y no funcionan tan bien", apunta Steinecke.
El equipo utilizó dos técnicas para observar las células en forma de araña durante el desarrollo del cerebro en los primeros años de vida de los ratones: dirigirlas genéticamente y utilizar un tinte para etiquetar y detectar las células que se diferencian en células en forma de araña, y trasplantar las células manipuladas genéticamente a los animales poco después del nacimiento.
"Esto nos permitió observar el desarrollo del cerebro a medida que se producía y manipular las condiciones para comprobar cuáles son los mecanismos", explica Taniguchi.
Los investigadores observaron en primer lugar cómo los axones de las células de araña desarrollan sus estructuras de ramificación, observando que las pequeñas protuberancias que emergían de los axones eran los primeros signos de que las ramas iban a brotar. E identificaron la sustancia química necesaria para iniciar ese proceso de brotación: el neurotransmisor acetilcolina, que liberan las células del sistema colinérgico.
La interacción entre los distintos tipos de células se confirmó mediante una serie de experimentos: La eliminación de los receptores que se unen a la acetilcolina y la disminución de la actividad de las neuronas colinérgicas redujeron el desarrollo de las ramificaciones, y hacer que las neuronas colinérgicas tuvieran más probabilidades de disparar condujo a una ramificación más generalizada.
"La clave es que antes no sabíamos cómo los sistemas neuromoduladores regulan los circuitos corticales, y ambos han sido implicados en enfermedades cerebrales --subraya Taniguchi--. Ahora que hemos descubierto que las neuronas colinérgicas podrían influir a distancia en el desarrollo de los circuitos corticales, especialmente en las señales inhibitorias corticales, la pregunta es ¿qué tipo de entorno o estado emocional de cambio puede influir en el desarrollo de los inhibidores corticales? Quizá queramos ver si podemos encontrar un vínculo como siguiente paso", concluye.
