Muerte y nacimiento de neuronas en un cerebro vivo.

Como un mecanismo de relojería, las regiones cerebrales de muchas especies de pájaros cantores se expanden y contraen al ritmo de las estaciones como respuesta a variaciones hormonales. Ahora, por primera ver, se ha interrumpido esta “remodelación anual” del cerebro probándose de esta manera la conexión entre la muerte de las neuronas viejas y su substitución por recién nacidas en un vertebrado vivo. Este nuevo ejemplo, fantástico, de la plasticidad del cerebro humano ha sido publicado por Eliot Brenowitz, de la Universidad de Washington (EE.UU.), y Christopher Thompson, de la Universidad Libre de Berlín (Alemania), en el Journal of Neuroscience.

Los investigadores inyectaron inhibidores de las caspasas en el cerebro de gorriones, en el área que contribuye al control del comportamiento de canto. Las caspasas (cisteinil-aspartato proteasas) son proteínas que median en los procesos de muerte celular programada (apoptosis), inyectando inhibidores, por tanto, las células no mueren como lo tenían programado. Veinte días después de la introducción de los inhibidores, el equipo encontró que había un 48% menos de neuronas en el área intervenida que en las áreas en las que el suicidio celular se había producido según estaba previsto. Este estudio es la primera demostración de que si se disminuye la apoptosis también disminuye el número de nuevas neuronas en un animal vivo.

Podría existir una correlación con lo que ocurre en el cerebro humano. La caída en los niveles hormonales, que en los pájaros es estacional, en los humanos ocurre cuando envejecemos. Tendríamos pues un modelo natural, en el que cabe lanzar la hipótesis de que genes similares tienen funciones similares en los humanos que padecen enfermedades degenerativas asociadas a muerte neuronal (Alzheimer, Parkinson) o ACV isquémicos (vulgo, infarto cerebral).

La investigación se hizo con gorriones blancos coronados de Gambel (Zonotrichia leucophrys gambelii) [en la imagen], una subespecie de ave canora que pasa los inviernos en California y migra a Alaska para la primavera y el verano donde se aparea y cría a sus crías. Las regiones del cerebro del gorrión, incluida una llamada HVC [este es el nombre; las posibles iniciales, oficialmente, no significan nada], que controlan el comportamiento de canto aprendido, se expanden y contraen estacionalmente.

Thompson y Brenowitz determinaron en un trabajo anterior que las neuronas del HVC comienzan a morir en los cuatro días posteriores a la disminución de los niveles de la hormona testosterona en el cerebro de los pájaros.

Para el nuevo trabajo los investigadores recibieron una autorización especial (el ave está amenazada) para capturar 10 gorriones al final de la temporada de apareamiento. Después de mantenerlos en cautividad durante 3 meses, los castraron y los pusieron en estado de apareamiento artificialmente inyectando testosterona y exponiéndolos a las condiciones de luminosidad de los largos días de verano de Alaska. Este tratamiento indujo el crecimiento completo del sistema de control de canto en el cerebro de los pájaros.

A continuación los investigadores pasaron los pájaros a una condición de no-apareamiento reduciendo la cantidad de luz a la que estaban expuestos y eliminando la testosterona. En un lado del cerebro el HVC recibió inhibidores de la caspasa, que bloquean la apoptosis, y dos marcadores químicos que identifican las neuronas maduras y nuevas respectivamente. Veinte días después los pájaros fueron sacrificados y se examinaron bajo el microscopio secciones de sus cerebros.

El HVC está a caballo entre ambos hemisferios cerebrales pero los dos lados no están directamente conectados. Cuando se contaron las neuronas recién nacidas que habían migrado al HVC, se encontraron sólo unos pocos cientos entre los cientos de miles de maduras. Había casi la mitad de nuevas neuronas en el lado del HVC tratado, donde se había inhibido la apoptosis, que en el lado sin tratar.

Quedaba así confirmado que existe una conexión entre la muerte de viejas neuronas y la aparición de nuevas (neurogénesis) que han nacido en otra parte del cerebro y han migrado.

Referencia:

Thompson, C., & Brenowitz, E. (2009). Neurogenesis in an Adult Avian Song Nucleus Is Reduced by Decreasing Caspase-Mediated Apoptosis Journal of Neuroscience, 29 (14), 4586-4591 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5423-08.2009