Un nuevo estudio proporciona nueva evidencia de que la disminución en la capacidad de las células cerebrales para cambiar, llamada “plasticidad”, en lugar de una disminución en el número total de células puede ser la base de algunas de las disminuciones sensoriales y cognitivas asociadas con el envejecimiento cerebral normal.

Los científicos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la memoria del MIT muestran que las interneuronas inhibitorias en la corteza visual de los ratones permanecen igual de abundantes durante el envejecimiento, pero sus cenadores se simplifican y se vuelven mucho menos estructuralmente dinámicos y flexibles.

En sus experimentos publicados en línea en la revista Journal of Neuroscience, también muestran que podrían restaurar un grado significativo de plasticidad perdida en las células administrando a los ratones el medicamento antidepresivo comúnmente utilizado fluoxetina, también conocido como Prozac.

“A pesar de la creencia común, la pérdida de neuronas debido a la muerte celular es bastante limitada durante el envejecimiento normal y es poco probable que explique las alteraciones funcionales relacionadas con la edad”, escribieron los científicos, incluido el autor principal Ronen Eavri y la autora correspondiente Elly Nedivi, profesora de biología y cerebro y ciencias cognitivas. “Más bien parece que las alteraciones estructurales en la morfología neuronal y las conexiones sinápticas son características que se correlacionan más consistentemente con la edad del cerebro, y pueden considerarse como la base física potencial para la disminución relacionada con la edad”.

Nedivi y el coautor Mark Bear, profesor de Picower en el instituto, están afiliados a Aging Brain Initiative de MIT, un esfuerzo multidisciplinario para comprender cómo el envejecimiento afecta el cerebro y, a veces, hace que el cerebro sea vulnerable a las enfermedades y disminuya.

En el estudio, los investigadores se centraron en el envejecimiento de las interneuronas inhibitorias, que es menos conocido que el de las neuronas excitatorias, pero potencialmente más crucial para la plasticidad. La plasticidad, a su vez, es clave para permitir el aprendizaje y la memoria y para mantener la agudeza sensorial. En este estudio, mientras se enfocaban en la corteza visual, también se cree que la plasticidad que midieron es importante en otras partes del cerebro.

El equipo contó y rastreó crónicamente la estructura de interneuronas inhibitorias en docenas de ratones de 3, 6, 9, 12 y 18 meses de edad (los ratones son maduros en 3 meses, viven aproximadamente 2 años y los ratones de 18 meses ya están considerado bastante viejo). En un trabajo previo, el laboratorio de Nedivi ha demostrado que las interneuronas inhibitorias retienen la capacidad de remodelarse dinámicamente hasta la adultez. Pero en el nuevo documento, el equipo muestra que el nuevo crecimiento y la plasticidad alcanzan un límite y disminuyen progresivamente a partir de aproximadamente 6 meses.

Pero el estudio también muestra que a medida que los ratones envejecen no hay cambios significativos en la cantidad o variedad de células inhibitorias en el cerebro.

Retracción e inflexibilidad con la edad

En cambio, los cambios observados por el equipo estuvieron en el crecimiento y rendimiento de las interneuronas. Por ejemplo, bajo el microscopio de dos fotones, el equipo rastreó el crecimiento de dendritas, que son las estructuras de árbol en las que una neurona recibe información de otras neuronas. A los 3 meses de edad, los ratones mostraron un equilibrio de crecimiento y retracción, consistente con la remodelación dinámica. Pero entre 3 y 18 meses vieron que las dendritas se simplificaron progresivamente, exhibiendo menos ramas, lo que sugiere que el nuevo crecimiento era raro, mientras que la retracción era común.

Además, vieron una caída precipitada en un índice de dinamismo. A los 3 meses, prácticamente todas las interneuronas estaban por encima de un valor de índice crucial de 0,35, pero a los 6 meses solo la mitad, en 9 meses apenas y 18 meses ninguna.

El laboratorio de Bear probó una forma específica de plasticidad que subyace a la memoria de reconocimiento visual en la corteza visual, donde las neuronas responden de manera más potente a los estímulos a los que estaban expuestas previamente. Sus mediciones mostraron que en ratones de 3 meses de edad, la “potenciación de la respuesta selectiva al estímulo” (PRS) era de hecho robusta, pero su declive iba de la mano con la disminución de la plasticidad estructural, por lo que se redujo significativamente en 6 meses y apenas evidente por 9 meses.

Fuente de Fluoxetine

Si bien el declive de la remodelación dinámica y la plasticidad parecían ser consecuencias naturales del envejecimiento, no eran inmutables, mostraron los investigadores. En trabajos previos, el laboratorio de Nedivi había demostrado que la fluoxetina promueve la remodelación de la rama interneuronal en ratones jóvenes, por lo que decidieron ver si podía hacerlo para ratones más viejos y restablecer la plasticidad también.

Para probar esto, ponen la droga en el agua potable de los ratones a varias edades durante varias cantidades de tiempo. Los ratones de tres meses tratados durante tres meses mostraron pocos cambios en el crecimiento de la dendrita en comparación con los controles no tratados, pero el 25 por ciento de las células en los ratones de seis meses tratados durante tres meses mostraron un nuevo crecimiento significativo (a la edad de 9 meses). Pero entre los ratones de 3 meses de edad tratados durante seis meses, el 67 por ciento de las células mostraron un nuevo crecimiento a la edad de 9 meses, lo que demuestra que el tratamiento que comenzó temprano y dura seis meses tuvo el efecto más fuerte.

Los investigadores también vieron efectos similares en SRP. Aquí, también, los efectos corrieron paralelos al declive de la plasticidad estructural. Tratar ratones por solo 3 meses no restauró la SRP, pero tratar a los ratones durante seis meses lo hizo de manera significativa.

“Aquí mostramos que la fluoxetina también puede mejorar la disminución relacionada con la edad en la plasticidad estructural y funcional de las neuronas de la corteza visual”, escribieron los investigadores. El estudio, señalaron, se suma a investigaciones anteriores en humanos que muestran un beneficio cognitivo potencial para el medicamento.

“Nuestro hallazgo de que el tratamiento con fluoxetina en ratones envejecidos puede atenuar las disminuciones concurrentes relacionadas con la edad en la plasticidad funcional interneurona estructural y cortical visual sugiere que podría proporcionar un importante enfoque terapéutico para mitigar los déficits sensoriales y cognitivos asociados con el envejecimiento, siempre que se inicie antes deterioro de la red “, continuaron.

Más información: Ronen Eavri et al, simplificación de Interneuron y pérdida de plasticidad estructural como marcadores del deterioro funcional relacionado con el envejecimiento, The Journal of Neuroscience (2018). 

Referencia: Journal of Neuroscience
Proporcionado por: Massachusetts Institute of Technology

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