Un nuevo estudio del Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, concluye que la enfermedad de Alzheimer perturba al menos una forma de memoria visual al degradar un circuito recientemente identificado que conecta los centros de procesamiento de la visi\u00f3n de cada hemisferio cerebral.<\/p>\n
Los resultados del estudio, publicado en la revista ‘Neuron’ por un equipo de investigaci\u00f3n con sede en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, proceden de experimentos en ratones, pero proporcionan una base fisiol\u00f3gica y mecanicista para observaciones previas en pacientes humanos: el grado de disminuci\u00f3n de la sincron\u00eda del ritmo cerebral entre regiones hom\u00f3logas en cada hemisferio se correlaciona con la gravedad cl\u00ednica de la demencia.<\/p>\n
\u00abDemostramos que existe un circuito funcional que puede explicar este fen\u00f3meno -afirma el autor principal, Chinnakkaruppan Adaikkan, antiguo postdoctorado del Instituto Picower que ahora es profesor adjunto en el Centro de Investigaci\u00f3n Cerebral del Instituto Indio de Ciencias (IISc)–. En cierto modo, descubrimos una biolog\u00eda fundamental que no se conoc\u00eda antes\u00bb.<\/p>\n
En concreto, el trabajo de Adaikkan identific\u00f3 las neuronas que conectan el c\u00f3rtex visual primario (V1) de cada hemisferio y demostr\u00f3 que cuando las c\u00e9lulas se interrumpen, ya sea por alteraciones gen\u00e9ticas que modelan la enfermedad de Alzheimer o por perturbaciones directas en el laboratorio, la sincron\u00eda del ritmo cerebral se reduce y los ratones se vuelven significativamente menos capaces de notar cuando aparece un nuevo patr\u00f3n en una pared de sus recintos.<\/p>\n
Este reconocimiento de la novedad, que requiere la memoria visual de lo que hab\u00eda el d\u00eda anterior, es una capacidad com\u00fanmente alterada en el Alzheimer.<\/p>\n
\u00abEste estudio demuestra la propagaci\u00f3n de la sincron\u00eda del ritmo gamma a trav\u00e9s de los hemisferios cerebrales mediante la conectividad hemisf\u00e9rica cruzada –destaca el autor principal del estudio, Li-Huei Tsai, catedr\u00e1tico de Picower y director del Instituto Picower y de la Iniciativa sobre el Envejecimiento del Cerebro del MIT–. Tambi\u00e9n demuestra que la alteraci\u00f3n de este circuito en modelos de rat\u00f3n con EA se asocia a d\u00e9ficits conductuales espec\u00edficos\u00bb.<\/p>\n
En el estudio, Adaikkan, Tsai, Thomas McHugh y sus coautores descubrieron y rastrearon las neuronas de V1 que extend\u00edan sus axones por todo el cuerpo calloso, que conecta los hemisferios cerebrales, hasta las c\u00e9lulas de V1 del otro lado del cerebro.<\/p>\n
All\u00ed, descubrieron que las neuronas transhemisf\u00e9ricas (CH) forjaban conexiones, o sinapsis, con las c\u00e9lulas objetivo, proporcion\u00e1ndoles una estimulaci\u00f3n \u00abexcitatoria\u00bb para impulsar su actividad.<\/p>\n
Adaikkan tambi\u00e9n descubri\u00f3 que las neuronas CH eran mucho m\u00e1s propensas a activarse en una tarea de discriminaci\u00f3n de novedades que las neuronas V1 en general o las neuronas de otras regiones muy implicadas en la memoria, como el hipocampo o el c\u00f3rtex prefrontal.<\/p>\n
Con la curiosidad de saber c\u00f3mo podr\u00eda diferir esto en la enfermedad de Alzheimer, el equipo observ\u00f3 la actividad de las c\u00e9lulas en dos modelos diferentes de rat\u00f3n con Alzheimer.<\/p>\n
Descubrieron que la actividad de las c\u00e9lulas CH disminu\u00eda significativamente en medio de la enfermedad. No es de extra\u00f1ar que los ratones con Alzheimer obtuvieran peores resultados en las tareas de discriminaci\u00f3n de novedades.<\/p>\n
El equipo examin\u00f3 de cerca las c\u00e9lulas CH y descubri\u00f3 que recogen la entrada de otras c\u00e9lulas dentro de su V1 y otras regiones de su hemisferio que procesan la informaci\u00f3n visual.<\/p>\n
Cuando compararon las conexiones entrantes de las neuronas CH sanas con las de las c\u00e9lulas CH afectadas por el Alzheimer, descubrieron que las c\u00e9lulas de la enfermedad ten\u00edan una infraestructura significativamente menor para albergar las conexiones entrantes (medida en t\u00e9rminos de espinas que albergan sinapsis y que sobresalen de las dendritas en forma de vid que salen del cuerpo celular).<\/p>\n
Dadas las observaciones que correlacionan la reducci\u00f3n de la sincron\u00eda del ritmo cerebral y el rendimiento de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, el equipo se pregunt\u00f3 si esto tambi\u00e9n ocurr\u00eda en los ratones.<\/p>\n
Para averiguarlo, dise\u00f1aron electrodos a medida para medir la actividad r\u00edtmica simult\u00e1neamente en todas las capas corticales de cada hemisferio V1.<\/p>\n
Observaron que la sincron\u00eda transhemisf\u00e9rica aumentaba notablemente entre los V1 cuando los ratones realizaban la discriminaci\u00f3n de novedades, pero que la sincron\u00eda, tanto en los ritmos de alta frecuencia gamma como en los de baja frecuencia theta, era significativamente menor en los ratones con Alzheimer que en los sanos.<\/p>\n
En ese momento, las pruebas de Adaikkan eran s\u00f3lidas, pero s\u00f3lo sugestivas, de que las neuronas CH proporcionaban los medios por los que las regiones V1 de cada lado del cerebro pod\u00edan coordinarse para permitir la discriminaci\u00f3n de la novedad, y que esta capacidad se vio socavada por la degradaci\u00f3n de la conectividad de las c\u00e9lulas CH por el Alzheimer.<\/p>\n
Para determinar de forma m\u00e1s directa si el circuito de las CH desempe\u00f1aba ese papel causal y consecuente, el equipo intervino directamente para interrumpirlas, probando qu\u00e9 efecto ten\u00edan las perturbaciones dirigidas.<\/p>\n
Descubrieron que la inhibici\u00f3n qu\u00edmica de las c\u00e9lulas CH interrump\u00eda la sincron\u00eda del ritmo entre las V1, lo que reflejaba las medidas realizadas en ratones modelo de Alzheimer.<\/p>\n
Adem\u00e1s, la interrupci\u00f3n de la actividad de las c\u00e9lulas CH socavaba la capacidad de discriminaci\u00f3n de novedades.<\/p>\n
Para comprobar si la naturaleza transhemisf\u00e9rica de las c\u00e9lulas era lo que importaba espec\u00edficamente, dise\u00f1aron las c\u00e9lulas CH para que se pudieran controlar con destellos de luz (una tecnolog\u00eda denominada optogen\u00e9tica).<\/p>\n
Cuando hicieron brillar la luz sobre las conexiones que forjaron en el otro hemisferio para inhibirlas, descubrieron que al hacerlo se compromet\u00eda de nuevo la capacidad de discriminaci\u00f3n visual.<\/p>\n
En conjunto, los resultados del estudio demuestran que las c\u00e9lulas CH de V1 se conectan con las neuronas de la zona hom\u00f3loga del hemisferio opuesto para sincronizar la actividad neuronal necesaria para reconocer correctamente la novedad, pero que la enfermedad de Alzheimer da\u00f1a su capacidad para realizar ese trabajo.<\/p>\n
Adaikkan apunta que tiene curiosidad por observar ahora otras posibles conexiones transhemisf\u00e9ricas y c\u00f3mo pueden verse afectadas tambi\u00e9n en la enfermedad de Alzheimer. Tambi\u00e9n quiere estudiar lo que ocurre con la sincron\u00eda en otras frecuencias r\u00edtmicas.<\/p>\n
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