El transplante de neuronas fetales en el cerebro de ratones jóvenes abre una nueva ventana hacia la plasticidad neuronal, o la flexibilidad dentro de los circuitos neuronales del cerebro. La investigación, publicada hoy en la revista Science, sugiere que la capacidad del cerebro para adaptarse radicalmente a nuevas situaciones podría no perderse de forma permanente durante la juventud, y ayuda a señalar los factores necesarios para volver a incorporar esta plasticidad.

Un mejor entendimiento de la plasticidad del cerebro podría, algún día, ayudar a encontrar nuevas formas para tratar las lesiones cerebrales y otros problemas neurológicos gracias a la transformación del cerebro en un estado más joven y maleable. “Los descubrimientos revelan que debe existir un factor que induzca la plasticidad en el cerebro,” afirma Michael Stryker, neurocientífico en la Universidad de California, San Francisco, y que estuvo involucrado en la investigación. “Esperamos que los estudios futuros revelen qué es lo que permite a las células inducir este nuevo periodo de plasticidad.”

Durante el estudio, los investigadores examinaron un fenómeno bien conocido y observado en el sistema visual de tanto ratones como humanos, durante lo que se conoce como “periodo crítico” dentro del desarrollo. Si a los animales jóvenes se les quita la visión en un ojo durante este periodo de estiramiento—a los 25 ó 30 días del nacimiento en el caso de los ratones—sus sistemas visuales se reorganizan para obtener la máxima información visual a partir del ojo que sigue funcionando. Como resultado, la visión en el otro ojo acaba deshabilitándose de forma permanente. “El cortex se dice a si mismo, ‘No me llega información de este lado, así que prestaré atención sólo al otro ojo,’” señala Arturo Alvarez-Buylla, que también forma parte del equipo de la UCSF. Después del periodo crítico, quitar la visión a un ojo tiene poco impacto a largo plazo en la visión.

Para intentar averiguar lo que provoca la plasticidad neuronal vista durante este periodo, los investigadores tomaron un tipo de neurona específica del cerebro de ratones fetales y la injertaron en ratones que o bien acababan de nacer o tenían aproximadamente 10 días de edad. Conocidas como interneuronas inhibidoras, estas células liberan una señal química que silencia a las neuronas colindantes, haciendo que sea más difícil provocarlas. Las neuronas transplantadas, etiquetadas con un marcador fluorescente, empezaron a migrar desde su lugar normal en el cerebro y establecieron conexiones con las neuronas residentes.

Los ratones pasaron por el típico periodo crítico, a alrededor de los 28 días de edad. Sin embargo las neuronas transplantadas parecieron inducir un segundo periodo crítico, que sucedió en función de la edad de las células transplantadas en vez de en función de la edad de los animales. Este último periodo crítico se dio cuando las neuronas transplantadas tenían una edad de entre 33 y 35 días, la misma edad que las interneuronas inhibidoras residentes durante el periodo crítico normal. (Las neuronas aparecen en el cerebro antes del nacimiento.)

Los científicos aún no tienen claro cómo inducen las células este segundo periodo crítico de maleabilidad. El equipo de Stryker junto a otros equipos han logrado demostrar con anterioridad que las señales inhibidoras de las células juegan un papel esencial—el periodo crítico se puede retrasar o inducir con anterioridad si se imitan los efectos inhibidores de las células con fármacos, tales como el valium. Sin embargo en estos experimentos previos no fue posible inducir un segundo periodo crítico después del normal. “Una vez que se pasaba por él, no se podía repetir, al menos hasta la llegada de estos experimentos con transplantes,” señala Stryker. “Esto demuestra que hay algo más al margen del componente químico inhibidor que liberan y que tiene que estar involucrado en este proceso.” Los investigadores tienen previsto transplantar distintos tipos de neuronas inhibidoras para encontrar el tipo de célula específico responsable.

“Me encantaría ver si el mismo tipo de transplante funciona en animales más mayores,” afirma Jianhua Cang, neurocientífico en la Universidad Northwestern, en Chicago. “Este trabajo supone un avance significativo, aunque si pudiéramos hacerlo en animales adultos, sería aún más importante. Y es posible encontrar un gran potencial terapéutico.” Cang no estuvo involucrado en la investigación actual, aunque ha trabajado con los autores en el pasado.

Los descubrimientos podrían tener amplias implicaciones en la forma en que concebimos la naturaleza de la plasticidad en el cerebro. Los humanos poseen un periodo crítico similar, aunque en los humanos esta fase está más extendida que en los ratones. Los bebés y los niños con un ojo vago o cataratas pueden llegar a sufrir una pérdida de visión permanente si el problema no se corrige antes de los ocho años de edad, afirma Takao Hensch, neurocientífico en el Hospital Infantil de Boston, que no estuvo involucrado en el estudio actual. (Durante el desarrollo normal, este periodo de elasticidad se cree que es importante para desarrollar el equilibrio en la entrada de información por ambos ojos, algo que resulta de crucial importancia para la visión binocular.)

El fenómeno no se limita al sistema visual—los científicos creen que la mayoría de las partes del córtex pasar por un periodo similar de maleabilidad aumentad. Por ejemplo, los niños son incapaces de escuchar ciertos sonidos después de una edad en particular. “El ejemplo clásico es el de los niños que crecen en Japón,” afirma Hensch. “Finalmente pierden la capacidad de diferenciar los sonidos ‘R’ y ‘L’.”

Si los científicos logran encontrar una forma controlada de provocar la plasticidad en partes específicas del cerebro, podrían generarse nuevas formas de tratamiento para una gran variedad de enfermedades. Los adultos que sufren lesiones provocadas por apoplejías o traumas en la cabeza poseen algún nivel de reorganización en el cerebro—la mejora de la plasticidad podría ayudar con la recuperación.

“Muchas enfermedades siquiátricas tienen reconocidos sus orígenes en el desarrollo neuronal, y en particular, en déficits dentro de los circuitos inhibidores,” afirma Hensch. Por ejemplo, muchos genes vinculados con el autismo son capaces de provocar un desequilibrio en la excitación y en la inhibición de las señales neuronales, afirma. “Si se pudiera restaurar ese desequilibrio, podríamos intervenir durante el desarrollo o más tarde en la vida para intentar restaurar las funciones cerebrales.”

Aún así, hay mucho camino por delante. Para aplicar este tipo de transplante celular a los humanos, los científicos tendrían que, en primer lugar, desarrollar una fuente fiable del tipo de células necesarias, quizás a partir de la reprogramación de células madre pluripotentes inducidas. Después tendrían que demostrar que las células se pueden transplantar en el cerebro sin riesgos de seguridad. Averiguar la forma de capitalizar apropiadamente esta recién encontrada plasticidad supone otro problema. No está claro si los pacientes necesitarían algún tipo de entrenamiento específico o tratamiento con fármacos para poder reorganizar de forma apropiada los circuitos neuronales dañados. “Para las funciones cognitivas más altas, quizá necesitaríamos entrenar a la gente de forma cognitiva ante la presencia de neuronas que fomenten la plasticidad,” señala Hensch.

“Lo ideal sería encontrar una forma de fomentar el nacimiento de nuevas neuronas en el cerebro a través de algún tipo de método farmacológico o ambiental para hacer que apareciese una mayor cantidad de este tipo de células inhibidoras,” afirma. “Eso es algo que parece bastante difícil, pero esta investigación nos da esperanzas y muestra que merece la pena intentarlo."