Al igual que gran parte del resto del cuerpo, el cerebro pierde flexibilidad con la edad, lo que afecta la capacidad de aprender, recordar y adaptarse. Ahora, los científicos de la Universidad de Utah Health informan que pueden rejuvenecer la plasticidad del cerebro del ratón, específicamente enla corteza visual, aumentando su capacidad de cambio en respuesta a la experiencia. Manipular un solo gen desencadena el cambio, revelándolo como un objetivo potencial para nuevos tratamientos que podrían recuperar el potencial juvenil del cerebro. La investigación fue publicada en línea en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS el 8 de agosto
"Es emocionante porque sugiere que simplemente manipulando un gen en cerebros adultos, podemos aumentar la plasticidad cerebral", dice el investigador principal Jason Shepherd, Ph.D., Profesor Asociado de Neurobiología y Anatomía de la Universidad de Utah Health.
"Esto tiene implicaciones para reducir potencialmente el deterioro cognitivo normal con el envejecimiento, o aumentar la recuperación de una lesión cerebral después de un accidente cerebrovascular o una lesión cerebral traumática", dice. Será necesario realizar investigaciones adicionales para determinar si la plasticidad en humanos y ratones está regulada ende la misma manera
La forma dramática en que el cerebro cambia con el tiempo ha capturado por mucho tiempo la imaginación de los científicos. Una "ventana crítica" de plasticidad cerebral explica por qué ciertas afecciones oculares, como el ojo vago, pueden corregirse durante la primera infancia pero no más adelante en la vida.El fenómeno ha planteado las preguntas: ¿Qué es lo que normalmente mantiene la ventana abierta? Y, una vez que está cerrada, ¿se puede restaurar la plasticidad?
El trabajo anterior que Shepherd llevó a cabo en colaboración con Mark Bear, Ph.D., profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautor del estudio actual, mostró que la ventana crítica nunca se abre en ratones que carecen de un gen llamado ArcCerrar temporalmente un solo ojo de un ratón joven durante unos días priva a la corteza visual de la entrada normal, y la respuesta electrofisiológica de las neuronas a los cambios en la experiencia visual. Por el contrario, los ratones jóvenes sin Arc no pueden adaptarse a la nueva experiencia de la misma manera..
"Dados nuestros estudios previos, nos preguntamos si Arc es esencial para controlar el período crítico de plasticidad durante el desarrollo normal del cerebro", dice Shepherd.
Si no hay plasticidad visual sin Arc, se piensa, entonces tal vez el gen juega un papel en mantener abierta la "ventana crítica".
En apoyo de la idea, la nueva investigación encuentra que en la corteza visual del ratón, Arc sube y baja en paralelo con la plasticidad visual. Los dos picos en ratones adolescentes y caen bruscamente en la mediana edad, lo que sugiere que están vinculados.
Los investigadores probaron la conexión aún más de dos maneras. Primero, en colaboración con el coautor Harohiko Bito, Ph.D., profesor de la Universidad de Tokio, probaron ratones que tienen un fuerte suministro de Arc durante toda la vida.A la mediana edad, estos ratones respondieron a la privación visual tan sólidamente como sus homólogos juveniles. Al prolongar la disponibilidad de Arc, la ventana de plasticidad permaneció abierta por más tiempo.
Manipulating Arc no es el primer tratamiento para prolongar la plasticidad. Tratar crónicamente a los ratones con un antidepresivo, fluoxetina y criar roedores en un entorno estimulante con juguetes y mucha interacción social, se encuentran entre otros paradigmas que hacen lo mismo.
Pero el segundo conjunto de experimentos elevó el listón más alto. Los virus se usaron para administrar Arc a ratones de mediana edad, después de que se cerró la ventana crítica. Después de la intervención, estos ratones más viejos respondieron a la privación visual como lo haría un joven. En este casoa pesar de que la ventana ya se había cerrado, Arc permitió que se abriera una vez más.
"Fue increíble ver que en ratones adultos, que han pasado por un desarrollo y envejecimiento normales, simplemente sobreexpresaron Arc con un virus restaurado la plasticidad", dice el coautor Kyle Jenks, un estudiante graduado en el laboratorio de Shepherd.
La noción predominante de cómo disminuye la plasticidad es que a medida que el cerebro se desarrolla, las neuronas inhibidoras maduran y se fortalecen. Shepherd explica que cree que sus hallazgos agregan una nueva dimensión de cómo se regulan los períodos críticos de aprendizaje.
"El aumento de la inhibición en el cerebro dificulta la expresión de genes dependientes de la actividad, como Arc, en respuesta a la experiencia o el aprendizaje", dice. "Y eso conduce a una disminución de la plasticidad cerebral".
Normalmente, Arc se activa rápidamente en respuesta a estímulos y está involucrado en el traslado de receptores de neurotransmisores fuera de las sinapsis que las neuronas usan para comunicarse entre sí. Se necesitará una investigación adicional para comprender con precisión cómo la manipulación del Arc aumenta la plasticidad.
Queda por evaluar si Arc está involucrado en la regulación de la plasticidad de otras funciones neurológicas mediadas por otras estructuras cerebrales, como el aprendizaje, la memoria o la reparación, pero será examinado en el futuro, dice Shepherd.
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Materiales proporcionados por Universidad de Salud de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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