Descubren cómo el cerebro va cambiando para adquirir nueva información y realizar sus tareas

Un nuevo estudio de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, comprobó cómo las células de la microglía «escuchan» a las neuronas vecinas y cambian para adaptarse a ellas, según publican los investigadores en la revista ‘Nature’.

Desde las acciones cotidianas, como caminar y hablar, hasta las hazañas atléticas o académicas, el cerebro está constantemente adquiriendo y procesando a la perfección información para producir estos increíbles comportamientos. Ese proceso requiere que toda una orquesta de células se escuche entre sí y afine sus funciones para armonizarlas y una de las preguntas más fundamentales que quedan en la neurociencia es cómo las células del cerebro se mueven, interactúan y se coordinan entre sí para producir estas actividades.

En el cerebro, esta sinfonía celular incluye no sólo a las neuronas, sino también a las células que normalmente desempeñan un papel en la defensa del cuerpo contra los patógenos. Un grupo es el de las diminutas células inmunitarias denominadas microglía, de las que los investigadores están aprendiendo cada vez más que desempeñan papeles sobredimensionados en la función cerebral, la salud y la enfermedad.

Estas células también están recibiendo una mayor atención por su papel en el ensamblaje y mantenimiento de los circuitos neuronales, y por su capacidad de cambiar su identidad molecular para adaptarse a su entorno. Para los neurocientíficos, el misterio ha sido durante mucho tiempo cómo realizan este cambio.

El nuevo estudio, realizado por un equipo de investigadores del laboratorio de la profesora de la familia Golub de Biología Regenerativa y de Células Madre, Paola Arlotta, y del Centro Stanley de Investigación Psiquiátrica del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de Harvard se acerca a la respuesta a esta pregunta.

«Cuando se descubrieron por primera vez, se suponía que las microglías eran simplemente carroñeras, que limpiaban los desechos celulares y ayudaban a combatir los patógenos. Ahora sabemos que la microglía puede interactuar con las neuronas de formas muy sofisticadas que pueden afectar a la función neuronal”, explicó Jeffery Stogsdill, que dirigió el estudio como investigador postdoctoral en el laboratorio Arlotta”.

Este descubrimiento podría abrir algún día la puerta a líneas de investigación que puedan dirigirse con precisión milimétrica a las comunicaciones entre la microglía y sus compañeras neuronas (trastornos como el autismo y la esquizofrenia surgen cuando estas comunicaciones entre células se estropean).

«Ya no habría que tratar, por ejemplo, a la microglía como un solo tipo de célula cuando se intente afectar al cerebro”, señaló Stogsdill afirmando que “podemos dirigirnos a estados muy específicos, o podemos dirigirnos a subtipos muy específicos de neuronas con la capacidad de cambiar estados específicos de la microglía. Nos permite tener una granularidad de alto nivel», destacó.

El estudio proporciona una visión única de cómo diferentes tipos de células trabajan juntas en armonía. «Lo que descubrimos aquí son las reglas por las que los distintos tipos de células del cerebro se comunican entre sí y se influyen mutuamente para, en última instancia, poder hacer más cosas juntos», añadió el autor principal, Arlotta, miembro del Instituto Broad.

En el artículo, los científicos describen cómo las neuronas entrenan a la microglía para que trabaje con ellas cuando se encuentran por primera vez, al principio de la vida del cerebro. El grupo descubrió que durante la formación de la corteza cerebral -una parte del cerebro responsable de la función motora, la percepción sensorial y el conocimiento- diferentes tipos de neuronas influyen en el número y el estado molecular de las microglías cercanas de sus propias maneras.

«Estos distintos tipos de neuronas corticales reclutan un número diferente de microglías. A continuación, marcan un patrón a esas microglías para decirles exactamente de qué tipo tienen que ser», destacó Stogsdill.

La corteza cerebral está organizada en capas y en cada una de ellas residen diferentes tipos de neuronas. Los investigadores utilizaron métodos de perfilado genético para examinar la microglía en las diferentes capas y descubrieron que la microglía variaba en número y estado molecular dependiendo de la capa en la que se encontrara.

A continuación, el equipo modificó la composición de los tipos de neuronas en estas capas y descubrió que podían influir en la distribución de los diferentes estados de la microglía. La microglía coincidía con los tipos de neuronas en las nuevas ubicaciones, lo que confirmaba que las neuronas influían en ellas.

Después el equipo de investigación construyó un atlas molecular que traza la comunicación entre las neuronas y la microglía y analizaron sus datos de perfiles para encontrar pares de proteínas interactivas expresadas por los diferentes estados de la microglía y sus socios neuronales.

Este atlas molecular podría permitir la investigación futura de los papeles funcionales de estas interacciones y las posibles dianas para la intervención terapéutica. Planean empezar por explicar exactamente cuáles son las diferencias y distinciones funcionales entre la microglía de las distintas capas.

«Sabemos que la microglía puede afectar a la función del circuito neuronal, y ahora sabemos que las neuronas pueden reclutar tipos específicos de microglía en su vecindario Es una idea fascinante que las neuronas puedan remodelar su entorno para ayudar a afinar la función de su propio circuito», apuntó Arlotta.

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