La plasticidad del cerebro

ARTÍCULO DE STEPHNELLI

TRADUCCIÓN POR ELENA VICARIO 

Nacemos con unos 100 billones de neuronas, más neuronas de las que volveremos a tener jamás. Igualmente son muchas neuronas, si las pusiéramos todas seguidas podrían dar la vuelta a la Tierra unas tres o cuatro veces. Además, cada uno de estos 100 billones de neuronas tiene entre doscientas y mil conexiones con otras neuronas. A medida que envejecemos, por eso, nuestros cerebros también lo hacen. Las regiones del cerebro imprescindibles para la memoria y la cognición se encogen, las neuronas se vuelven peores al comunicarse las unas con las otras y el flujo sanguíneo en el cerebro disminuye (5). Significa esto que todo va cuesta abajo des de que nacemos?

Número de neuronas en el área CA1 del hipocampo humano

Los neurocientíficos pensaban que la neurogénesis, o el nacimiento de nuevas neuronas, solo ocurría en etapas de desarrollo prenatal mientras nuestro cerebro se estaba formando y creando esos 100 billones de neuronas con las que nacemos. Este supuesto tenía sentido por dos razones: en primer lugar, no se creía en la existencia de células madre en el cerebro adulto y además, las neuronas se creían demasiado complejas para multiplicarse y crear nuevas células. Esto se solucionó cuando se descubrieron las células madre. Sin embargo, hay un segundo problema quizás con una vertiente más psicológica – si hay nuevas células creándose día tras día, cómo mantenemos nuestra propia identidad? Vamos a volver a esta pregunta después de explicar los conceptos fundamentales del cerebro durante el desarrollo.

El cerebro en desarrollo

Parece ser que nuestros 100 billones de neuronas proceden de un tubo que se forma en el embrión durante la cuarta semana de desarrollo. Las células que comprenden el tejido de este tubo (células gliales radiales e IPC o células progenitoras intermedias en la figura más abajo) se dividen y se convierten en las células que forman nuestros cerebros, incluyendo las neuronas y la glía (otro tipo celular increíblemente importante para nuestro cerebro). Después, estas neuronas jóvenes migran a diferentes regiones del cerebro de varias formas, algunas de ellas deslizándose a través de estas mismas células gliales. La migración neuronal es traicionera sin embargo, y solo un tercio llega al destino correcto mientras que muchas neuronas mueren por el camino (1)! Una vez estas pocas neuronas llegan a su destino final, extienden sus axones y dendritas, es decir, las conexiones que les van a permitir comunicarse con otras neuronas.

Las células radiales gliales son precursoras de neuronas a la vez que constituyen la escalera por la cual las neuronas se deslizan y migran al destino donde pertenecen. Qué útiles! Las células neuronales: fijaros cómo desarrollan lentamente conexiones que necesitan para comunicarse con otras neuronas (morfogénesis y sinaptogénesis)

Eureka! Neurogénesis en el cerebro adulto humano

Hasta el año 1990, los neurocientíficos creían que el cerebro humano dejaba de crear células nuevas y sus conexiones principales después del estado inicial del desarrollo. Pero, en 1998 Fred “Rusty” Gage publicó un artículo en el que se demostraba que los cerebros humanos de 72 años de edad todavía estaban creando nuevas neuronas (6). A día de hoy, este descubrimiento que el proceso de neurogénesis ocurre en el hipocampo, específicamente en el giro dentado, del cerebro humano adulto ha sido confirmado en otros muchos estudios. Esto es genial, porque el giro dentado tiene un papel trascendental en la consolidación de la memoria y los recuerdos!

Dos vistas distintas de neuronas de 4 semanas en el giro dentado. Algunas parecen bastante maduras! (Praag et al 2002)

Aproximadamente unas 800 neuronas nuevas se crean cada día en el giro dentado, pero según Rusty Gage, solo el echo de que nazcan no es suficiente. Durante nuestra entrevista, Rusty aseguró que las nuevas neuronas “tienen que recibir señales temprano o sino mueren”. Hasta que las neuronas maduran su supervivencia es exclusivamente dependiente de su actividad. Si se bloquea su actividad, las nuevas neuronas no se integran en la red existente de conexiones y por consecuencia, mueren. Una forma a través de la cual las neuronas pueden conectarse las unas con las otras es si disparan a la vez; quizá habéis oído el concepto “fire together wire together” (en español, las neuronas que disparan juntas se conectan entre sí). Entonces estas nuevas neuronas están constantemente disparando potenciales de acción al principio mientras van haciendo conexiones, y progresivamente se vuelven más silenciosas cuando se integran completamente en la red ya existente.

De hecho, se ha visto que estas nuevas neuronas desarrollan un papel muy específico en el giro dentado. Las neuronas en esta área están generalmente inactivas y silenciadas y solamente responden a señales muy específicas. Pero, a medida que aprendemos, las nuevas neuronas empiezan a disparar constantemente. Estas nuevas neuronas nos ayudan a distinguir entre dos eventos muy similares que solo difieren en el tiempo, algo que hacemos constantemente. Por ejemplo, nos permiten distinguir entre ayer cuando estabas sentado debajo de un árbol en tu jardín vs. cuando te sentaste bajo el mismo árbol hace unos meses – incluso si hacía sol y comiste una manzana en las dos ocasiones. Estas neuronas que nacieron uno meses atrás probablemente nos ayudaron con esto!

1 Nuevas neuronas nacen cada día. Pero solo las que conectan con otras neuronas ya existentes sobreviven. 2 Pongamos que te sentaste bajo un árbol en particular durante las semanas en qué esas neuronas estaban desarrollándose y creando conexiones. 3 Después de 60 días, las nuevas neuronas están tan bien conectadas como las viejas. La integración es completa! 4 Si te sientas debajo de ese árbol ahora, las neuronas que nacieron entonces te ayudaran a distinguir entre el presente y el momento en el cual nacieron.

Podemos influenciar el proceso de neurogénesis?

Curiosamente, el proceso de neurogénesis no es constante. El ejercicio físico incrementa la proliferación, o el número real de neuronas nuevas un 150% comparado con niveles control. Sin embargo, solo un 56% de estas acaban sobreviviendo después de 4 semanas. Por otro lado, también se puede someter a los animales a un enriquecimiento ambiental, es decir, se coloca a los animales en una caja con múltiples estímulos como animales y juguetes. Esto no incrementa la proliferación en sí, pero ayuda a las neuronas a integrarse – el 85% de las nuevas neuronas acaban sobreviviendo! Además, en la figura de la derecha se puede observar como el ejercicio ayuda a combatir la disminución de la neurogénesis que acompaña al envejecimiento (7,8).

La tasa de nacimiento de neuronas y su supervivencia aumenta con el ejercicio físico (running) y el enriquecimiento ambiental… algo que ocurre también en ratones viejos!

Podemos usar esto también a nuestra conveniencia. Nuestras memorias son increíblemente moldeables; cada vez que recordamos una memoria incorporamos cosas que están ocurriendo en el presente, de modo que cambiamos poco a poco la memoria con el tiempo. Resulta que esto no es siempre algo negativo (sí que lo es para los testimonios de testigos oculares por eso!). La gente con TEPT (trastorno por estrés post-traumático) no posee esta habilidad y cuando recuerdan el evento traumático todos los detalles son tan claros como la primera vez. Resulta que el TEPT, así como el estrés, suprimen el proceso de neurogénesis (3,4,5). Por suerte, los resultados descritos más arriba sugieren un tratamiento para afrontar las memorias traumáticas. Quizá la gente con TEPT podría considerar el ejercicio físico junto con un régimen de antidepresivos para conseguir que la neurogénesis tenga lugar de nuevo. Entonces, y siempre en un contexto seguro, el médico podría pedirles que recordaran el evento estresante. De este modo, la próxima vez que recuerden esa memoria estará acompañada del contexto de un ambiente muy seguro, y progresivamente se conseguiría que esa memoria fuera menos traumática.

Podemos volver ahora a la pregunta inicial de cómo retenemos la esencia de quiénes somos cuando todas estas nuevas neuronas están naciendo. La neurogénesis en adultos no ocurre en muchas áreas de nuestro cerebro. En el giro dentado, este proceso tiene un rol muy específico de ayudarnos a distinguir entre memorias. Sin embargo, esta teoría depende de que la neurogénesis en humanos adultos ocurra única y exclusivamente en unas pocas regiones concretas – si se descubriera que ocurre en otras áreas del cerebro, entonces deberíamos reconsiderar esta pregunta de cómo retenemos nuestra identidad en un post futuro.

Referencias:

• http://www.ninds.nih.gov/disorders/brain_basics/ninds_neuron.htm
• http://umaine.edu/publications/4356e/
• http://newsroom.cumc.columbia.edu/blog/2013/01/18/neurogenesis-and-anxiety-disorders/
• Snyder, J. S., Soumier, A., Brewer, M., Pickel, J., & Cameron, H. A. (2011). Adult hippocampal neurogenesis buffers stress responses and depressive behaviour. Nature, 476(7361), 458-461.
• https://www.nia.nih.gov/alzheimers/publication/part-1-basics-healthy-brain/changing-brain-healthy-aging
• Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Björk-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., & Gage, F. H. (1998). Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nature medicine, 4(11), 1313-1317.
• Van Praag, H., Kempermann, G., & Gage, F. H. (1999). Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus. Nature neuroscience, 2(3), 266-270.
• Van Praag, H., Shubert, T., Zhao, C., & Gage, F. H. (2005). Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. The Journal of Neuroscience, 25(38), 8680-8685.

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