Imagen: Sur Lab. La fotografía es de una dendrita ―una rama de una neurona― y sus espinas. Fue reconstruida con microscopio electrónico (primer plano) después de haber sido fotografiada con microscopio de dos fotones en un cerebro intacto (fondo).
Nuestro cerebro es flexible y está en permanente cambio
Los estudios sobre plasticidad cerebral nos dicen que nuestro cerebro es capaz de cambiar su estructura y configuración durante toda la vida en función de nuestras experiencias con el entorno. Las investigaciones en este campo ―también conocido como neuroplasticidad o plasticidad cognitiva― afirman que nuestro cerebro tiene la capacidad para remodelar y fortalecer las conexiones entre las neuronas, las sinapsis. Es decir, que podemos mejorar nuestra capacidad de aprendizaje, nuestras habilidades cognitivas y nuestra memoria, y adaptarnos a nuevas situaciones. E incluso compensar los efectos de lesiones cerebrales estableciendo nuevas redes o, como decíamos, fortaleciendo algunas de ellas.
Nuestro cerebro está en permanente cambio, inclusive en los adultos y personas mayores (leer el artículo Neurogénesis: cómo los adultos podemos desarrollar nuevas neuronas). Y podemos estimular estas modificaciones ejercitando nuestro cerebro a través de la actividad cognitiva y sensorial, el ejercicio físico, las emociones, la nutrición, etc.; un hecho que hasta hace poco se desconocía (ver el vídeo de abajo).
Vídeo de un programa de Redes sobre la plasticidad cerebral.
Cómo se produce la plasticidad cerebral
No obstante, hasta ahora, no se sabía cómo se produce el fenómeno de la plasticidad cerebral. Tengamos en cuenta que nuestro cerebro es un sistema, en el que hay unos cien mil millones de neuronas y miles de sinapsis en constante cambio. Los investigadores tenían la hipótesis de que cuando se establecen nuevas conexiones entre neuronas y cuando algunas sinapsis se fortalecen debía activarse algún mecanismo de compensación para que se mantuviera el sistema en equilibrio, sin que quedara “abrumado” por los cambios.
Pues bien, un equipo de investigadores del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, ha publicado recientemente un estudio en la revista Science en el que se demuestra cómo logra nuestro cerebro este equilibrio (el estudio se ha realizado con ratones vivos). El resultado es una regla tan fascinante como simple, aunque el trabajo que han llevado a cabo para descubrirla es extremadamente complejo: cuando una conexión, llamada sinapsis, se fortalece, las sinapsis vecinas se debilitan debido a la acción de una proteína llamada Arc. El autor principal del estudio, Mriganka Sur, ha declarado al respecto que está emocionado, pero no sorprendido, de que una regla tan simple rija un sistema tan complejo como es el cerebro: “Los comportamientos colectivos de los sistemas complejos siempre tienen reglas simples”, ha declarado. El descubrimiento de esta regla fundamental de la plasticidad cerebral explica cómo el fortalecimiento y el debilitamiento sináptico se combinan en las neuronas para producir plasticidad.
El papel determinante de la proteína Arc
Una vez que los investigadores comprobaron la regla, quisieron saber el mecanismo por el que las neuronas la obedecen. Para ello tenían que poder observar cómo cambian unos receptores llamados AMPA, que son claves en las sinapsis. Valiéndose de una etiqueta química, vieron que la ampliación y el fortalecimiento de las sinapsis está correlacionado con una mayor expresión del receptor AMPA, del mismo modo que la reducción y el debilitamiento de las sinapsis está correlacionado con una menor expresión de este receptor. La proteína que regula la expresión del AMPA es la proteína Arc, por lo que el equipo se dio cuenta de que tenían que seguir también a Arc para entender del todo el mecanismo. De nuevo, utilizaron una etiqueta química (que tuvo que ser desarrollada por científicos de Japón, ya que nunca antes se había hecho una para el cerebro de un animal vivo) que les permitió observar que las sinapsis fortalecidas estaban rodeadas de sinapsis debilitadas que habían enriquecido la expresión de Arc y que el fortalecimiento de las sinapsis aumenta la proteína para debilitar las sinapsis vecinas. En otras palabras, Arc es la proteína que mantiene el equilibrio de los recursos sinápticos. Podéis leer la explicación completa del estudio en este enlace.
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Los resultados de esta investigación, así como las nuevas técnicas que los investigadores han desarrollado para llevarlo a cabo, serán de gran utilidad a la comunidad científica para seguir progresando en la investigación del cerebro.
