En verde las células granulares del cerebelo. Imagen: Mark Wagner.
Neurocientíficos de la Universidad de Stanford han descubierto accidentalmente que el cerebelo, además de regular las funciones motoras del organismo, desempeña también un papel importante en el sistema cerebral de la recompensa, uno de los principales elementos que influyen en el comportamiento humano, según se informa en un comunicado.
Aunque este descubrimiento se ha centrado en ratones, los científicos piensan que el cerebelo actúa de manera similar en todos los vertebrados y que probablemente funcione de igual manera en seres humanos.
Hasta ahora se ha pensado que el cerebelo era una región del encéfalo cuya función principal era la de integrar las vías sensitivas y las vías motoras. Se le ha considerado como el hermano menor del cerebro, que es la sede del pensamiento, la inteligencia y la planificación. Y que su cometido era únicamente ayudarnos a respirar y a mantener el equilibrio.
Sin embargo, los investigadores han descubierto que en realidad es una de las regiones menos conocidas del cerebro. Sólo ocupa el 10% del volumen total del cerebro, pero contiene más del 50% de sus neuronas. Y lo más importante: no está al margen de los procesos de la conciencia.
Este descubrimiento sugiere que las neuronas que integran el cerebelo, (término que literalmente significa cerebro pequeño) funcionan de una forma totalmente inesperada.
La punta del iceberg
La realidad es que todo lo que se sabía hasta ahora del cerebelo puede ser la punta del iceberg. El cerebro humano contiene alrededor de 60.000 millones de células granulosas. Las células granulosas son neuronas extremadamente pequeñas que se encuentran dentro de la capa granular del cerebelo y son muy difíciles de estudiar.
El equipo de Stanford ha utilizado una técnica nueva para observar en directo las células granulosas, conocida como microscopía de excitación de dos fotones. Es una técnica de proyección de imagen fluorescente que permite la imagen de tejido vivo hasta una profundidad de un milímetro.
El resultado de esta técnica permite observar la imagen de un órgano con una coloración verde que no es un color falso, sino una sustancia conocida como proteína verde fluorescente. En realidad es una proteína producida por la medusa Aequorea victoria, que emite fluorescencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador.
Dada esta propiedad de la proteína verde fluorescente de destacar sobre otras, los investigadores la introdujeron mediante manipulación genética en el ADN de los ratones del experimento, con la finalidad de observar en vivo y en directo el funcionamiento de las células granulosas del cerebelo de los ratones en acción.
Aunque este descubrimiento se ha centrado en ratones, los científicos piensan que el cerebelo actúa de manera similar en todos los vertebrados y que probablemente funcione de igual manera en seres humanos.
Hasta ahora se ha pensado que el cerebelo era una región del encéfalo cuya función principal era la de integrar las vías sensitivas y las vías motoras. Se le ha considerado como el hermano menor del cerebro, que es la sede del pensamiento, la inteligencia y la planificación. Y que su cometido era únicamente ayudarnos a respirar y a mantener el equilibrio.
Sin embargo, los investigadores han descubierto que en realidad es una de las regiones menos conocidas del cerebro. Sólo ocupa el 10% del volumen total del cerebro, pero contiene más del 50% de sus neuronas. Y lo más importante: no está al margen de los procesos de la conciencia.
Este descubrimiento sugiere que las neuronas que integran el cerebelo, (término que literalmente significa cerebro pequeño) funcionan de una forma totalmente inesperada.
La punta del iceberg
La realidad es que todo lo que se sabía hasta ahora del cerebelo puede ser la punta del iceberg. El cerebro humano contiene alrededor de 60.000 millones de células granulosas. Las células granulosas son neuronas extremadamente pequeñas que se encuentran dentro de la capa granular del cerebelo y son muy difíciles de estudiar.
El equipo de Stanford ha utilizado una técnica nueva para observar en directo las células granulosas, conocida como microscopía de excitación de dos fotones. Es una técnica de proyección de imagen fluorescente que permite la imagen de tejido vivo hasta una profundidad de un milímetro.
El resultado de esta técnica permite observar la imagen de un órgano con una coloración verde que no es un color falso, sino una sustancia conocida como proteína verde fluorescente. En realidad es una proteína producida por la medusa Aequorea victoria, que emite fluorescencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador.
Dada esta propiedad de la proteína verde fluorescente de destacar sobre otras, los investigadores la introdujeron mediante manipulación genética en el ADN de los ratones del experimento, con la finalidad de observar en vivo y en directo el funcionamiento de las células granulosas del cerebelo de los ratones en acción.
Sorpresa en el cerebelo
El experimento consistía en un sistema que daba a los ratones una recompensa de agua con azúcar cada vez que empujaban una palanca. De esta forma, podían observar la implicación del cerebelo en los movimientos físicos. Inesperadamente, observaron también una conexión entre las células granulosas y el sistema de recompensa, desencadenado por el agua con azúcar.
Constataron que algunas células granulosas se activaban cuando el ratón empujaba la palanca, pero también que todas las células granulosas también se activaban cuando el ratón esperaba su recompensa. Y por último, que otro grupo de células granulosas se activaba cuando el ratón conseguía la recompensa.
Este descubrimiento certifica que las células granulosas no están asociadas únicamente al movimiento, sino también al sistema cerebral de recompensa. Este sistema se activa ante un estímulo externo y envía señales que liberan neurotransmisores responsables de sensaciones placenteras como la dopamina y la oxitocina.
El descubrimiento es algo así como una revelación, consideran los investigadores. Durante 50 años, se suponía que las células granulosas -y por extensión el cerebelo- desempeñaban sólo las funciones más básicas, porque nadie tenía las herramientas necesarias para observar de cerca las células granulosas en acción.
Ahora que los científicos tienen una idea más clara de lo que está sucediendo, la esperanza de estos investigadores es que el descubrimiento pueda conducir a algo mucho más grande. Si el cerebelo está implicado en otras tareas asociadas a la cognición, y que no limita sus funciones a las tareas motoras, será preciso integrar este descubrimiento con el conocimiento que se tiene de las demás regiones cerebrales para averiguar lo que realmente está sucediendo dentro de nuestras cabezas, concluyen los investigadores.
El experimento consistía en un sistema que daba a los ratones una recompensa de agua con azúcar cada vez que empujaban una palanca. De esta forma, podían observar la implicación del cerebelo en los movimientos físicos. Inesperadamente, observaron también una conexión entre las células granulosas y el sistema de recompensa, desencadenado por el agua con azúcar.
Constataron que algunas células granulosas se activaban cuando el ratón empujaba la palanca, pero también que todas las células granulosas también se activaban cuando el ratón esperaba su recompensa. Y por último, que otro grupo de células granulosas se activaba cuando el ratón conseguía la recompensa.
Este descubrimiento certifica que las células granulosas no están asociadas únicamente al movimiento, sino también al sistema cerebral de recompensa. Este sistema se activa ante un estímulo externo y envía señales que liberan neurotransmisores responsables de sensaciones placenteras como la dopamina y la oxitocina.
El descubrimiento es algo así como una revelación, consideran los investigadores. Durante 50 años, se suponía que las células granulosas -y por extensión el cerebelo- desempeñaban sólo las funciones más básicas, porque nadie tenía las herramientas necesarias para observar de cerca las células granulosas en acción.
Ahora que los científicos tienen una idea más clara de lo que está sucediendo, la esperanza de estos investigadores es que el descubrimiento pueda conducir a algo mucho más grande. Si el cerebelo está implicado en otras tareas asociadas a la cognición, y que no limita sus funciones a las tareas motoras, será preciso integrar este descubrimiento con el conocimiento que se tiene de las demás regiones cerebrales para averiguar lo que realmente está sucediendo dentro de nuestras cabezas, concluyen los investigadores.
Referencia
Cerebellar granule cells encode the expectation of reward. Nature (2017) doi:10.1038/nature21726
Cerebellar granule cells encode the expectation of reward. Nature (2017) doi:10.1038/nature21726