El descubrimiento de firmas moleculares de neuronas inmaduras en el cerebro humano proporciona nuevos conocimientos sobre la plasticidad cerebral
El análisis también muestra una severa reducción de estas neuronas en los cerebros de las personas con enfermedad de Alzheimer
Un equipo dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania ha utilizado técnicas avanzadas para demostrar que, en una región del cerebro clave para la memoria llamada hipocampo, hay un número significativo de neuronas inmaduras y plásticas a lo largo de la vida humana. Los hallazgos, publicados en Nature, esperan resolver una larga controversia sobre la existencia de la "neurogénesis adulta", es decir, la producción de nuevas neuronas inmaduras en el cerebro humano maduro. El descubrimiento también allana el camino para profundizar en el estudio de la neurogénesis adulta y su papel en la memoria, el estado de ánimo, el comportamiento y los trastornos cerebrales.
Dos ejemplos de neuronas granulares dentadas inmaduras recién nacidas en las muestras quirúrgicas del hipocampo humano adulto en cultivo, etiquetadas por señales de marcadores superpuestos de neuronas inmaduras (rojo), neuronas granulares dentadas (verde), núcleos celulares (azul) y células recién nacidas marcadas por análogos sintéticos de nucleósidos (blanco).
Penn Medicine
"Muchos mamíferos generan nuevas neuronas en sus cerebros a lo largo de su vida, lo que desempeña un papel fundamental en la plasticidad del cerebro, o capacidad de cambiar y adaptarse con el tiempo. Esta capacidad de repararse a sí misma es especialmente importante cuando el cerebro está dañado, que es lo que sucede durante un accidente cerebrovascular o una lesión cerebral", dijo el autor principal Hongjun Song, PhD, un profesor de neurociencia Perelman en Penn. "Esta plasticidad también es importante para entender enfermedades como el Alzheimer, que afectan a la memoria del paciente, entre otras funciones".
La existencia de la neurogénesis adulta en los seres humanos se ha debatido durante décadas. Durante casi un siglo, los neurocientíficos supusieron que, una vez que el cerebro de los mamíferos maduraba, no se producían nuevas neuronas en él: las existentes debían durar toda la edad adulta. Con el tiempo, los estudios empezaron a aportar pruebas de la existencia de nuevas neuronas inmaduras en el cerebro adulto, en ratones, humanos y otros mamíferos, especialmente en la región olfativa y en el hipocampo. Las neuronas inmaduras del hipocampo eran y siguen siendo de especial interés, ya que esta región del cerebro desempeña funciones importantes en el aprendizaje, la memoria y la regulación del estado de ánimo, y se reducen en los cerebros de las personas con la enfermedad de Alzheimer.
Sin embargo, en los últimos años, otros estudios no han encontrado pruebas de una neurogénesis adulta significativa en el hipocampo humano. A los neurocientíficos les ha resultado difícil zanjar el debate, porque no han contado con un método fácil, sensible y específico para identificar las neuronas inmaduras de nueva producción en muestras de tejido cerebral humano adulto.
Song, Ming y su equipo superaron este reto con la ayuda de dos herramientas potentes y relativamente nuevas. La primera es la secuenciación de ARN de un solo núcleo, que registra esencialmente toda la actividad de los genes en cualquier célula individual. La segunda es el aprendizaje automático, un tipo de inteligencia artificial que, en este caso, los investigadores utilizaron para examinar enormes conjuntos de datos sobre la actividad de los genes, tanto en ratones como en seres humanos, para conocer las sutiles diferencias entre las neuronas maduras y las inmaduras del hipocampo.
Con estos métodos, los investigadores confirmaron la presencia de neuronas hipocampales inmaduras, principalmente de un tipo llamado células granulares, en una amplia gama de muestras de cerebro humano desde la infancia hasta los 92 años. Las células granulares inmaduras representaban por lo general al menos un porcentaje de la población de células granulares, incluso en los cerebros de edad avanzada. Los investigadores no encontraron un número significativo de neuronas inmaduras en otras regiones del cerebro humano adulto.
El análisis descubrió un amplio patrón de actividad génica característico de las células granulares inmaduras, y mostró cómo ese patrón cambia durante el envejecimiento normal, difiere entre humanos y ratones, y se altera en la enfermedad de Alzheimer. En consonancia con estudios anteriores, los investigadores descubrieron que la proporción de células granulares inmaduras entre todas las células granulares se reducía en gran medida en los cerebros con Alzheimer, en más de la mitad en comparación con los cerebros sin Alzheimer de la misma edad.
Para insinuar aún más el poder de este tipo de análisis para explorar los orígenes de la enfermedad, los investigadores observaron la expresión, a lo largo de la vida en las células granulares inmaduras, de genes de riesgo conocidos para los trastornos cerebrales, incluidos el Alzheimer y los trastornos del espectro autista. Descubrieron que varios de estos genes de riesgo empezaban a expresarse en las células granulares inmaduras a edades en las que se cree que surge el trastorno vinculado.
El estudio incluyó la identificación de las células progenitoras del hipocampo que derivan de las células madre neurales y, a su vez, dan lugar a nuevas células granulares. Estos experimentos indicaron que los progenitores son relativamente escasos, pero sirven como fuentes constantes de nuevas células granulares, que maduran muy lentamente, en lapsos de tiempo de un año o más.
"En el futuro, esperamos que este tipo de investigación pueda ayudar a comprender mejor las causas de enfermedades cerebrales como los trastornos psiquiátricos y el Alzheimer, lo que puede informar sobre la posibilidad de tratar estas enfermedades", dijo el autor principal Guo-li Ming, MD, PhD, un profesor de neurociencia Perelman.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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