Desde el Inserm (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale), en París, con ayuda de expertos del CNRS y del Collège de France en el Centro de Investigación interdisciplinaria en Biología, han demostrado que los astrocitos no son meras células cerebrales de apoyo a las neuronas, como se han creído durante muchos años, sino que son cruciales en el cierre del periodo de plasticidad cerebral que sigue al nacimiento.
Como ahora destacan en Science estos neurocientíficos, los astrocitos son clave para el desarrollo de las facultades sensorial y cognitiva. En su opinión y a largo plazo, estos hallazgos abren la puerta al desarrollo de nuevas estrategias para reintroducir la plasticidad cerebral en adultos, promoviendo así la rehabilitación después de lesiones cerebrales y compensar la disfunción sensorialmotora o psiquiátrica provocada por trastornos del neurodesarrollo.
Como es bien sabido, la plasticidad cerebral es un período clave transitorio después del nacimiento en el que el cerebro remodela el cableado de las neuronas, de acuerdo con los estímulos externos que recibe. El final de este período marca la estabilización de los circuitos neuronales, asociados con el procesamiento eficiente de la información y el desarrollo cognitivo normal.
La plasticidad todavía es posible en el futuro, aunque a un nivel mucho más bajo que al comienzo de la vida. En el caso de una afección ocular, por ejemplo, que impida a un individuo ver correctamente, como el estrabismo (ojos cruzados), el cableado cerebral correspondiente se alterará permanentemente si no se trata a tiempo.
Para remediar estas disfunciones, los investigadores tienen como objetivo remodelar este cableado identificando una terapia que reintroduciría la plasticidad cerebral, incluso una vez que se haya producido el cierre. Para conseguirlo, también pretenden caracterizar mejor los mecanismos biológicos que subyacen a este cierre.
Astrocitos inmaduros, clave de la plasticidad cerebral
Una serie de trabajos pioneros, llevados a cabo en la década de los años ochenta del siglo pasado, demostraron que tras el trasplante de astrocitos inmaduros al cerebro de animales adultos se reintroducía un período de mayor plasticidad.
El equipo de Nathalie Rouach, investigadora del Inserm y coordinadora del estudio, se inspiró en este procedimiento para revelar el proceso celular hasta ahora desconocido, responsable del cierre de la plasticidad.
A través de experimentos en la corteza visual de roedores, los investigadores demuestran que la presencia de astrocitos inmaduros es la clave de la plasticidad cerebral. Los astrocitos se involucran más tarde en el desarrollo de la maduración de las interneuronas durante el período de plasticidad, lo que finalmente conduce a su cierre.
Este proceso de maduración sucede a través de un novedoso mecanismo en el que tiene un papel de primer orden la proteína Connexin 30. Los neurocientíficos encontraron altos niveles de esta molécula en los astrocidos maduros, durante el cierre.
La pregunta clave es si, en ratones adultos, el trasplante de astrocitos puede reintroducir la plasticidad cerebral. Como detallan en su estudio, para averiguarlo este equipo de científicos cultivó astrocitos inmaduros de la corteza visual de ratones jóvenes (de uno a tres días de edad).
Posteriormente, se trasplantaron a la corteza visual primaria de ratones adultos y evaluaron la actividad de la corteza visual después de cuatro días de oclusión monocular. Esta es una técnica estándar que se utiliza para evaluar la plasticidad cerebral.
Así, encontraron que los ratones trasplantados con los astrocitos inmaduros presentaban un alto nivel de plasticidad, a diferencia de los roedores control que no recibieron el trasplante.
No solo neuronas
Para Nathalie Rouach, este estudio es una llamada de atención, en el sentido de que en neurociencias “no solo debemos centrarnos en las neuronas”. “Las células gliales, de las cuales los astrocitos son un subtipo, regulan la mayoría de las funciones del cerebro. Nos dimos cuenta de que estas células tienen papeles activos. Las células gliales son menos frágiles que las neuronas y, por tanto, representan un medio más accesible de actuar sobre el cerebro”, explica.
Las células gliales representan más de la mitad de las células del cerebro. No tienen el mismo linaje celular que las neuronas y sus funciones son muy diferentes. Hasta hace poco, se consideraba que eran los limpiadores del cerebro, pero los investigadores se dieron cuenta de que también desempeñan un papel activo en la liberación de moléculas.
En comparación con las neuronas, aparecen en una etapa posterior del desarrollo del cerebro, no se comunican de la misma manera y son predominantes.
Esta investigación sobre astrocitos permite vislumbrar nuevas estrategias celulares y moleculares encaminadas a reabrir un período de mayor plasticidad en adultos para, por ejemplo, promover la rehabilitación tras una lesión cerebral, o compensar la disfunción sensoriomotora o psiquiátrica provocada por trastornos del neurodesarrollo.
Astrocitos adultos, clave para el aprendizaje y la memoria
Cabe recordar que, en abril de 2020, investigadores estadounidenses de la Universidad de Baylor revelaron, en un trabajo que apareció en Neuron, que los astrocitos juegan un papel directo en la regulación de los circuitos neuronales involucrados en el aprendizaje y la memoria.
Entonces el profesor Benjamin Deneen, autor de este estudio y miembro del Centro de Medicina Regenerativa y de Células Madre de Baylor, puntualizaba que los astrocitos “desempeñan un papel directo en una amplia variedad de funciones complejas y esenciales, incluida la comunicación neuronal a través de las sinapsis y la regulación de las funciones del circuito neuronal”.
El profesor Deneen y su equipo querían comprender mejor el papel que desempeña el factor de transcripción NFIA (Nuclear Factor IA), conocido regulador del desarrollo de astrocitos, en las funciones cerebrales de roedores adultos.
Así, descubrieron que los astrocitos con déficit de NFIA presentaban formas defectuosas y funciones alteradas. “Sorprendentemente, aunque el gen NFIA se eliminó en todas las regiones del cerebro, solo los astrocitos en el hipocampo se alteraron gravemente. Otras regiones, como la corteza y el tallo cerebral, no se vieron afectadas”, destacó.
