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| Imagen de Pete Linforth en Pixabay |
A menudo pensamos que el cerebro es como un músculo: decimos cosas como “¡úsalo o piérdelo!” y hablamos de ejercitar o “entrenar” nuestro cerebro. En realidad, el tejido cerebral real no se parece en nada a un músculo. Por un lado, probablemente sea mucho más húmedo. Sin embargo, nuevos e intrigantes hallazgos sugieren que, en el fondo, la forma en que funciona tiene mucho más en común con un músculo de lo que pensábamos anteriormente.
Un nuevo estudio dirigido por el Laboratorio Lippincott-Schwartz en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes descubrió que algunas de las señales cerebrales importantes que sustentan el aprendizaje y la memoria dependen de un mecanismo similar a las señales que le dicen a nuestros músculos que se contraigan.
La científica Lorena Benedetti estaba estudiando moléculas asociadas con el retículo endoplasmático (RE), una gran estructura dentro de las células humanas con funciones vitales en la síntesis de proteínas; se ha descrito como un “orgánulo de control de calidad para la homeostasis de las proteínas”.
Benedetti se dio cuenta del patrón peculiar que formaban estas moléculas, como una escalera repetida a lo largo de las dendritas, las extensiones con forma de rama de árbol que se proyectan desde las células nerviosas.
Mientras tanto, su colega Stephan Saalfeld había descubierto disposiciones similares en imágenes de microscopio de alta resolución tomadas del RE dentro de los cerebros de las moscas. La falta de familiaridad de los patrones llamó la atención de la líder del grupo, Jennifer Lippincott-Schwartz.
"En ciencia, la estructura es función", dijo en una declaración. "Esta es una estructura inusual y hermosa que estamos viendo en toda la dendrita, por lo que simplemente tuvimos la sensación de que debe tener alguna función importante".
El único otro lugar en el cuerpo donde se habían observado antes patrones similares era dentro de los músculos, por lo que fue allí donde el equipo centró su investigación.
En las células musculares, el RE forma puntos de contacto regulares con la membrana celular gracias a la acción de un conjunto de proteínas llamadas junctofilinas. Es en estos puntos de contacto donde se puede liberar calcio para impulsar la contracción muscular.
Con un poco de investigación, ayudados por técnicas de imágenes de alta resolución, el equipo descubrió que las junctofilinas también estaban presentes en las dendritas y que también facilitaban los puntos de contacto regulares entre el RE y la membrana externa. Sospecharon que estos puntos podrían ayudar a propagar información a lo largo de la dendrita, a veces cientos de micrómetros, hasta el cuerpo celular.
"No se sabía cómo viaja esa información a grandes distancias ni cómo se amplifica específicamente la señal de calcio", dijo Benedetti. "Pensamos que el RE podría desempeñar ese papel y que estos sitios de contacto distribuidos regularmente son amplificadores localizados espacial y temporalmente: pueden recibir esta señal de calcio, amplificarla localmente y transmitirla a distancia".
Las señales nerviosas desencadenan la liberación de calcio del RE, que a su vez atrae y activa una proteína llamada CaMKIII, conocida por su papel en la memoria. CaMKIII interactúa con la membrana, alterando la fuerza de la señal que pasa a través de ella. De un punto de contacto a otro, a lo largo de toda la membrana, el proceso continúa, como los amplificadores de los cables telefónicos submarinos.
“Este es un gran ejemplo de cómo, al hacer ciencia, si ves una estructura hermosa, te puede llevar a un mundo completamente nuevo”, dijo Lippincott-Schwartz. Esta nueva y mejorada comprensión de las comunicaciones cerebrales involucradas en el aprendizaje y la memoria podría ayudar con la investigación de enfermedades como la demencia, así como simplemente aumentar nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro a un nivel fundamental.
También nos recuerda que a veces hay algo de verdad en nuestros viejos dichos, como señaló Lippincott-Schwartz: “Einstein dijo que cuando usa su cerebro, es como si estuviera usando un músculo, y en ese sentido, hay un cierto paralelismo aquí”.
El estudio se publicó en la revista Cell.