Los experimentos han sido realizados con moscas Drosophila. Fuente: Wikimedia Commons.
Un equipo de científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha dado un paso más en la comprensión de los fundamentos de la percepción sensorial del cerebro. Los investigadores han comprobado, en la mosca Drosophila, que la maquinaria cerebral trabaja de forma correcta cuando se produce un equilibrio en los procesos de excitación e inhibición, dos tipos de señales que las neuronas emplean para “conversar”.
Los resultados, publicados en la revista Journal of Neurosciences, abren la vía a nuevos tratamientos contra enfermedades como la esquizofrenia, que provocan alteraciones en la percepción de la realidad.
Los investigadores, que trabajan en el Instituto Cajal, un centro del CSIC, han modificado el número de contactos entre neuronas, denominados sinapsis, en el lóbulo olfativo de moscas Drosophila. Todos los núcleos cerebrales contienen proporciones diversas de estos dos tipos de uniones, excitatorias e inhibitorias, entre neuronas, que se activan dependiendo de las sustancias neurotransmisoras que intervienen en cada momento.
El equilibrio es esencial para la percepción
Durante los experimentos, los científicos manipularon genéticamente grupos seleccionados de neuronas, y comprobaron que la pérdida de sinapsis excitatorias convertía en atractiva la percepción de olores que normalmente son interpretados como repelentes. Sin embargo, la pérdida de sinapsis de tipo inhibitorio provocaba la reacción contraria.
“Lo que hicimos fue manipular el número de sinapsis excitatorias e inhibitorias y, sorprendentemente, comprobamos que la normalidad en cómo se percibe el olor no se basa en el número absoluto de estas conexiones, sino en que exista un equilibrio entre ambos tipos. La reducción simultánea de ambos tipos de sinapsis devuelve la normalidad a la percepción, algo que hasta ahora no se había demostrado”, explica uno de los autores del trabajo, el investigador del CSIC, Alberto Ferrús.
Los resultados, publicados en la revista Journal of Neurosciences, abren la vía a nuevos tratamientos contra enfermedades como la esquizofrenia, que provocan alteraciones en la percepción de la realidad.
Los investigadores, que trabajan en el Instituto Cajal, un centro del CSIC, han modificado el número de contactos entre neuronas, denominados sinapsis, en el lóbulo olfativo de moscas Drosophila. Todos los núcleos cerebrales contienen proporciones diversas de estos dos tipos de uniones, excitatorias e inhibitorias, entre neuronas, que se activan dependiendo de las sustancias neurotransmisoras que intervienen en cada momento.
El equilibrio es esencial para la percepción
Durante los experimentos, los científicos manipularon genéticamente grupos seleccionados de neuronas, y comprobaron que la pérdida de sinapsis excitatorias convertía en atractiva la percepción de olores que normalmente son interpretados como repelentes. Sin embargo, la pérdida de sinapsis de tipo inhibitorio provocaba la reacción contraria.
“Lo que hicimos fue manipular el número de sinapsis excitatorias e inhibitorias y, sorprendentemente, comprobamos que la normalidad en cómo se percibe el olor no se basa en el número absoluto de estas conexiones, sino en que exista un equilibrio entre ambos tipos. La reducción simultánea de ambos tipos de sinapsis devuelve la normalidad a la percepción, algo que hasta ahora no se había demostrado”, explica uno de los autores del trabajo, el investigador del CSIC, Alberto Ferrús.
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Los científicos eligieron modificar el sistema olfativo de la Drosophila porque los cambios en la percepción se observan muy claramente. “Modificamos el modo en que un sistema informa a la célula de cuánta sinapsis tiene que hacer. Una vez que vimos que esto era posible, observamos cómo cambiaba la percepción. En el sistema olfativo, es fácil cuantificar los cambios de percepción porque se pueden medir”, aclara el científico del CSIC.
Según Ferrús, muchas de las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson comienzan con defectos en la percepción olfativa. “Por eso es útil reproducir estas situaciones en el sistema olfativo de las moscas”, agrega.
Estudios con ratas
Los científicos ya han comenzado a aplicar estos métodos de control del número de sinapsis también en mamíferos. En coordinación con los trabajos en moscas, científicos del Instituto Cajal y del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja han demostrado en un estudio paralelo que este tipo de manipulaciones genéticas se pueden reproducir también en ratas.
“De esta forma, se abren nuevas perspectivas para el diagnóstico y, eventualmente, el diseño de tratamientos específicos para cada tipo de paciente con trastornos de la percepción”, señala Ferrús, que ha participado también en esta otra investigación, dirigida por el investigador del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja, Miguel Morales.
Según el científico del CSIC, la falta de conocimiento básico sobre los fundamentos de la percepción normal influye en los tratamientos de enfermedades como la esquizofrenia. “Enfermedades de este tipo son tratadas con cierto éxito mediante fármacos dirigidos a reducir bien la inhibición, bien la excitación general en el cerebro. Sin embargo, los tratamientos basados en el ensayo de prueba y error han dado como fruto un elevado número de fracasos, porque se desconocía cómo es una percepción normal”, señala.
Según Ferrús, muchas de las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson comienzan con defectos en la percepción olfativa. “Por eso es útil reproducir estas situaciones en el sistema olfativo de las moscas”, agrega.
Estudios con ratas
Los científicos ya han comenzado a aplicar estos métodos de control del número de sinapsis también en mamíferos. En coordinación con los trabajos en moscas, científicos del Instituto Cajal y del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja han demostrado en un estudio paralelo que este tipo de manipulaciones genéticas se pueden reproducir también en ratas.
“De esta forma, se abren nuevas perspectivas para el diagnóstico y, eventualmente, el diseño de tratamientos específicos para cada tipo de paciente con trastornos de la percepción”, señala Ferrús, que ha participado también en esta otra investigación, dirigida por el investigador del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja, Miguel Morales.
Según el científico del CSIC, la falta de conocimiento básico sobre los fundamentos de la percepción normal influye en los tratamientos de enfermedades como la esquizofrenia. “Enfermedades de este tipo son tratadas con cierto éxito mediante fármacos dirigidos a reducir bien la inhibición, bien la excitación general en el cerebro. Sin embargo, los tratamientos basados en el ensayo de prueba y error han dado como fruto un elevado número de fracasos, porque se desconocía cómo es una percepción normal”, señala.