Generación y regeneración de neuronas en adultos

En la última semana, tu cerebro fue capaz de producir miles de neuronas que rápidamente comenzaron a funcionar y que, durante los siguientes días, podrían ayudarte a permitir recordar este artículo. Increíble ¿verdad?

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Joseph Altman. Científico pionero en el estudio de la generación de nuevas neuronas en el cerebro adulto de mamíferos. Imagen publicada por la Japan Society for de Promotion of Science.

En 1963, cinco años antes de los juegos olímpicos en México, un científico de nombre Joseph Altman realizó experimentos que demostraban que el cerebro de gatos y ratas producían nuevas neuronas aún en la etapa adulta. Y lo más interesante fue que estas neuronas se encontraban en una región específica del cerebro encargada del aprendizaje. Joseph seguramente estaba rebosante de alegría, pues daba pie a pensar que había formación de nuevas neuronas también en los cerebros de los humanos adultos.

Sin embargo, dado que estos resultados eran muy difíciles de creer, la comunidad científica prestó poca atención a este gran descubrimiento. Los científicos de aquel tiempo, y seguramente muchas personas en la actualidad, incluyéndote, creían que la producción de nuevas neuronas sólo ocurría en los bebés antes de nacer.

Afortunadamente, en la década de los ochenta y principios de los noventa, el descubrimiento de Joseph Altman fue retomado por los científicos. Se comenzó a investigar en mayor detalle la posibilidad de la producción de nuevas neuronas en mamíferos adultos, y se llamó a éste fenómeno “neurogénesis adulta”.  

 

¿Es posible que exista neurogénesis en adultos humanos? Hace menos de veinte años un grupo de investigación en La Jolla, California se hizo ésta pregunta y  descubrió que efectivamente nuevas neuronas eran producidas en el cerebro de las personas. Y al igual que en los gatos y ratas de Joseph, las nuevas neuronas se encontraban en el Hipocampo que es la región del cerebro encargada del aprendizaje. Este descubrimiento fue un enorme paso adelante en la ciencia, pues permitió pensar en la posibilidad de curar enfermedades del cerebro.

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La generación de nuevas neuronas se produce en el cerebro de mamíferos adultos, incluyendo el hipocampo (indicado con una flecha). La fotografía es una sección del hipocampo de un ratón adulto vivo. Azul: núcleo de células, Morado: células madre neuronales (células con forma de árbol a lo largo de la franja azul) y astrocitos (células con forma de estrella), Verde: células madre neuronales que responden a Sonic Hedgehog, (macromolécula presente en el cerebro, y si, el nombre es el mismo que el del personaje azul del videojuego). Imagen* realizada en el laboratorio de Francois Guillemot en el instituto The Francis Crick Institute. * Marco Antonio Ortiz Sánchez © Copyright 2016. All rights reserved.

Pero, ¿de dónde vienen la neuronas producidas durante la neurogénesis adulta? Tal vez podrás recordar que existe un tipo de células llamadas células madre. Y lo creas o no, hay células madre en el hipocampo del cerebro de las personas. Dichas células madre del hipocampo están especializadas en crear nuevas neuronas a lo largo de la vida adulta, por ello se les conoce como células madre neuronales.

El artículo se pone más interesante. Gracias a Joseph, sabemos que hay neurogénesis adulta, también sabemos que la neurogénesis adulta es gracias a las células madre del hipocampo encargado del aprendizaje, y finalmente también sabemos que ¡la neurogénesis adulta ocurre en las personas!

Pero, ¿y  por qué es importante que en mi cerebro se produzcan nuevas neuronas? Una de las razones es que en la personas adultas mayores, casi todas las neuronas del hipocampo son relativamente nuevas. Esto quiere decir que todas la neuronas que fueron producidas durante el desarrollo embrionario fueron muriendo a lo largo de la vida, y fueron siendo sustituidas por neuronas que fueron creadas en la edad adulta, llegando así a un sustancial reemplazo de neuronas viejas  por neuronas nuevas.

Además, el mismo proceso de neurogénesis es crítico para el aprendizaje. En los momentos anteriores al completo desarrollo de las neuronas, hay un estado en el que a las neuronas están en un estado inmaduro. Dichas neuronas inmaduras son importantes para que seamos capaces de diferenciar patrones. Es decir, la neurogénesis adulta es importante para que las personas sean capaces de distinguir entre situaciones similares.
Este rol de la neurogénesis en la diferenciación de patrones es trascendental, pues la falta de neurogénesis adulta puede potenciar enfermedades relacionadas con diferenciación de patrones tales como la ansiedad. En la ansiedad, se genera una inhabilidad para diferenciar entre situaciones de miedo, o desconfianza con situaciones en donde no hay nada que temer o donde la confianza es brindada. Esta inhabilidad de responder apropiadamente a situaciones que tienen una valencia emocional, puede llevar a estados de ansiedad vistos en desordenes mentales tales como los Desordenes de estrés post-traumáticos.

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El grito, pintura de Edvard Munch. El hipocampo permite separar patrones tales como las líneas trazadas en esta pintura, permitiéndote así identificar y reconocer a una persona. En éste, Munch trató de representar un pasaje de su vida en el que “temblaba de ansiedad”. Imagen publicada por Wikipedia.

El papel de la neurogénesis adulta en situaciones de estrés nos lleva a concluir que, la neurogénesis adulta además de estar involucrada en la memoria, tiene un rol en el comportamiento y en el estado anímico, como varios estudios lo demuestran. En uno de ellos, los científicos han encontrado que una función de la neurogénesis adulta es limitar la depresión. Cuando los científicos administran medicamentos antidepresivos a ratones adultos, solo aquellos con neurogénesis responden a los antidepresivos. Dicho experimento y varios más demuestran el rol de la neurogénesis adulta en el estado anímico de los mamíferos.

Otra pregunta de suma importancia es ¿puede haber regeneración neuronal en cerebros dañados por alguna enfermedad o algún accidente? Estudios recientes en ratones y en primates adultos no humanos revelan que, en aquellos animales que sufrieron un ataque isquémico o convulsiones, sus cerebros comienzan a producir nuevas neuronas, las cuales se integran y ayudan a reparar parcialmente el cerebro dañado. ¿Te imaginas que grandioso sería la regeneración neuronal en humanos? Aunque aún no se ha comprobado la regeneración neuronal en humanos adultos (y como recomendación, lee el artículo relacionado sobre células madre escrito con anterioridad), dichos experimentos en mamíferos indican que existe la regeneración de neuronas en cerebros adultos dañados.  

Como conclusión, aprendimos que a partir de las células madre neuronales se producen nuevas neuronas en el hipocampo de los adultos (neurogénesis adulta), y además, que la neurogénesis adulta está involucrada en procesos como la memoria, el estado anímico y la regeneración. Y que en estos momentos, mientras lees estas líneas, nacen cientos de nuevas neuronas dentro de tu mismo cerebro.

 

Referencias: Altman, J. (1963). Autoradiographic investigation of cell proliferation in the brains of rats and cats.The Anatomical Record, 145(4), 573-591.

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.

Ernst, A., & Frisén, J. (2015). Adult neurogenesis in humans-common and unique traits in mammals.PLoS Biol, 13(1), e1002045.

Kheirbek, M. A., & Hen, R. (2011). Dorsal vs ventral hippocampal neurogenesis: implications for cognition and mood. Neuropsychopharmacology,36(1), 373.

Nakatomi, H., Kuriu, T., Okabe, S., Yamamoto, S. I., Hatano, O., Kawahara, N., … & Nakafuku, M. (2002). Regeneration of hippocampal pyramidal neurons after ischemic brain injury by recruitment of endogenous neural progenitors. Cell, 110(4), 429-441.

Tonchev, A. B., Yamashima, T., Zhao, L., Okano, H. J., & Okano, H. (2003). Proliferation of neural and neuronal progenitors after global brain ischemia in young adult macaque monkeys.Molecular and Cellular Neuroscience23(2), 292-301.

Andersen, J., Urbán, N., Achimastou, A., Ito, A., Simic, M., Ullom, K., … & Nakafuku, M. (2014). A transcriptional mechanism integrating inputs from extracellular signals to activate hippocampal stem cells. Neuron, 83(5), 1085-1097. 

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Marco Ortiz

Licenciado en ciencias genómicas por la UNAM, realizó una estancia de investigación y trabajó como investigador especialista en la universidad de Wisconsin-Madison donde estudió células madre germinales del nemátodo C. elegans. Actualmente, Marco Ortiz realiza un doctorado por el University College London (UCL) en el instituto Francis Crick, donde estudia uno de los mecanismos moleculares que regulan a las células madre neuronales en los mamíferos adultos. Fuera de la vida académica, Marco disfruta de la ciencia ficción y de leer novelas del género del crimen.

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