Cómo los cambios en la duración del día modifican el cerebro y el comportamiento posterior
Los investigadores aclaran el papel de las neuronas clave, que alteran su función en respuesta a los cambios estacionales de la exposición a la luz
Los cambios estacionales de luz -días más largos en verano, más cortos en invierno- se asocian desde hace tiempo a los comportamientos humanos, afectando a todo, desde los patrones de sueño y alimentación hasta la actividad cerebral y hormonal. El trastorno afectivo estacional (TAE) es un buen ejemplo: Un tipo de depresión relacionada con la disminución de la exposición a la luz solar natural, que suele producirse durante los meses de invierno y con mayor frecuencia en las latitudes más altas, cuando las horas de luz son más cortas.
Imagen simbólica
Unsplash
En este esquema, la luz solar señala las señales neuronales del núcleo supraquiasmático, el reloj maestro del cerebro, que a su vez coordina los relojes biológicos que regulan las funciones de todo el cuerpo y los comportamientos consiguientes.
National Institute of General Medical Sciences
La terapia con luz brillante ha demostrado ser un remedio eficaz para tratar el TAE, además de enfermedades como la depresión mayor no estacional, la depresión posparto y el trastorno bipolar, pero la forma en que los cambios estacionales en la duración del día y la exposición a la luz afectan y alteran el cerebro a nivel celular y de circuito ha mantenido a los científicos en gran medida en la oscuridad.
En un nuevo estudio, publicado el 2 de septiembre de 2022 en Science Advances, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego utilizaron un modelo de ratón para iluminar un proceso en el que las neuronas afectadas cambian la expresión de los neurotransmisores en respuesta a los estímulos de la duración del día, desencadenando cambios de comportamiento relacionados.
El trabajo fue dirigido por el autor principal del estudio, el doctor Davide Dulcis, profesor asociado del Departamento de Psiquiatría de la Facultad de Medicina de la UC San Diego y miembro del Centro de Biología Circadiana de la UC San Diego.
En el interior del hipotálamo del cerebro humano se encuentra una pequeña estructura denominada núcleo supraquiasmático (NSC), que consta de unas 20.000 neuronas. (El cerebro humano medio contiene aproximadamente 86.000 millones de neuronas y otros 85.000 millones de células no neuronales).
El SCN es el guardián del tiempo del cuerpo y regula la mayoría de los ritmos circadianos, es decir, los cambios físicos, mentales y de comportamiento que siguen un ciclo de 24 horas y que afectan a todo, desde el metabolismo y la temperatura corporal hasta la liberación de hormonas. El SCN funciona a partir de las células fotosensibles especializadas de la retina, que comunican a nuestro cuerpo los cambios de luz y duración del día.
En el nuevo estudio, Dulcis y sus colegas describen cómo las neuronas del SCN se coordinan entre sí para adaptarse a las diferentes duraciones de la luz del día, cambiando a nivel celular y de red. En concreto, descubrieron que en los ratones, cuyo cerebro funciona de forma similar al de los humanos, las neuronas cambiaban en su mezcla y en la expresión de neurotransmisores clave que, a su vez, alteraban la actividad cerebral y los comportamientos diarios posteriores.
También se ha demostrado que los cambios estacionales en la exposición a la luz alteran el número de neuronas que expresan neurotransmisores en el núcleo paraventricular (PVN), una región del cerebro que desempeña papeles esenciales en el control del estrés, el metabolismo, el crecimiento, la reproducción, el sistema inmunitario y otras funciones autónomas.
"El nuevo hallazgo más impresionante de este estudio es que descubrimos cómo manipular artificialmente la actividad de neuronas específicas del SCN e inducir con éxito la expresión de dopamina dentro de la red del PVN hipotalámico", dijo Dulcis.
"Revelamos nuevas adaptaciones moleculares de la red SCN-PVN en respuesta a la duración del día en el ajuste de la función hipotalámica y el comportamiento diario", añadió la primera autora Alexandra Porcu, PhD, miembro del laboratorio de Dulcis. "La conmutación multisináptica de neurotransmisores que mostramos en este estudio podría proporcionar el vínculo anatómico/funcional que media los cambios estacionales en el estado de ánimo y los efectos de la terapia de luz".
Los autores sugieren que sus hallazgos proporcionan un mecanismo novedoso que explica cómo el cerebro se adapta a los cambios estacionales de la exposición a la luz. Y dado que la adaptación se produce dentro de las neuronas localizadas exclusivamente en el SCN, éste representa un objetivo prometedor para nuevos tratamientos de los trastornos asociados a los cambios estacionales en la exposición a la luz.
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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