Ratones cuatro veces más listos gracias a un implante de células del cerebro humano

Un equipo de científicos de la Universidad de Rochester, en EEEUU, ha descubierto que un tipo de célula del sistema nervioso central humano es muy importante para la función cognitiva. Y lo ha descubierto, no con humanos, como cabría esperar, sino con ratones a los que se les implantaron dichas células.

En concreto se trata de los astrocitos, un tipo de células gliales con forma de estrella que se encuentran en la médula espinal y el cerebro, donde son las células más abundantes.

Los astrocitos tienen un elevado número de funciones clave para la realización de la actividad nerviosa, y se originan en las primeras etapas del desarrollo del sistema nervioso central. En los seres humanos, son más grandes, abundantes, diversos y complejos que en otras especies.

Además, según el presente estudio y otro realizado también con ratones en 2013, tendrían ventajas funcionales únicas. Este hallazgo proporciona “un nuevo modelo para la investigación de una serie de enfermedades en las que estas células podrían estar implicadas", afirmaron ya el año pasado los autores de ambas investigaciones en un comunicado de la Universidad de Rochester.

Invasión de células humanas

El pasado año, este mismo equipo de científicos, dirigido por el neurólogo Steve Goldman, inyectó células gliales humanas maduras en los cerebros de ratones recién nacidos. Los astrocitos se integraron entonces en el tejido cerebral de los animales, volviéndolos más inteligentes, como demostraron pruebas realizadas sobre la velocidad de procesamiento de información por parte de sus  cerebros y sobre las respuestas de estos a estimulación cerebral eléctrica.

La diferencia del presente estudio con respecto al de 2013 es que los investigadores han implantado recientemente en el cerebro de estos animales células progenitoras gliales capaces de dividirse y multiplicarse, tomadas de fetos humanos donados. Estas células fueron inyectadas en los cerebros de crías de ratón, en los que desarrollaron los astrocitos, informa NewsScientist.

Un año más tarde, las células gliales de los ratones habían sido completamente desplazadas por las células humanas intrusas: las 300.000 células gliales de nuestra especie implantadas en cada ratón se multiplicaron en ese periodo hasta alcanzar los 12 millones, desplazando a las células nativas.

Mucho más listos

Los astrocitos son vitales para el pensamiento consciente, ya que ayudan a fortalecer las conexiones entre neuronas o sinapsis. Sus extensiones en forma de zarcillo están implicadas en la coordinación de la transmisión de señales eléctricas.

Los astrocitos humanos son entre 10 y 20 veces el tamaño de los astrocitos de ratón y cuentan con 100 veces más extensiones. Esto significa que pueden coordinar todas las señales neuronales de un área mucho más hábilmente que los astrocitos de un ratón.  

Las pruebas realizadas con los ratones con células gliales implantadas demostraron que estos eran mucho más inteligentes que sus iguales no manipulados. Los científicos constataron esto midiendo la capacidad de ambos grupos de animales para recordar un sonido asociado a una suave descarga eléctrica, por ejemplo.

En este caso, los ratones ‘humanizados’ se quedaron paralizados cuatro veces más de media que los otros ratones cuando oyeron el sonido, lo que sugiere que la memoria de los primeros fue unas cuatro veces superior a la de los segundos. "Podemos decir que, estadísticamente, estos ratones fueron significativamente más inteligentes que los ratones del grupo de control", afirma Goldman.

‘Humanización’ genética de ratones

El pasado mes de septiembre, en el marco de otro estudio realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), de Estados Unidos, un equipo internacional de científicos también trató de ‘humanizar’ a ratones, en este caso mediante manipulación genética.

Los organismos de estos animales fueron preparados en el MIT para expresar una mutación humana de un gen que, desde los años 90 del siglo XX, se ha vinculado al lenguaje: el FoxP2. Como resultado, estos animales aprendieron mucho más rápidamente que otros ratones, corrientes, a recorrer un laberinto. A partir de este hecho, los investigadores dedujeron que la versión humana del gen FoxP2 hace que resulte más fácil transformar nuevas experiencias en un hábito, lo que implica "conceptualizar".

A nivel cerebral, los investigadores constataron que el FoxP2 humanizado activó en los ratones transgénicos genes implicados en la regulación de las conexiones sinápticas entre neuronas. También se registró en el cerebro de estos animales una mayor actividad de la dopamina, en una parte del cuerpo estriado implicada en la formación de hábitos.

Este otro estudio se basó en un experimento de 2009, realizado por científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig, en el que se reveló que las vocalizaciones de ratones manipulados genéticamente para expresar la versión humana del gen FoxP2 pasaron a ser más parecidas a las de los llantos de los bebés humanos.

Asimismo, se constató que los ratones transgénicos presentaban dendritas –esas extensiones delgadas de las neuronas que estas utilizan para comunicarse unas con otras- en el cuerpo estriado, que es una parte del cerebro implicada en la formación de hábitos. Los animales genéticamente modificados también fueron mejores que ratones corrientes en la formación de nuevas sinapsis o conexiones neuronales.
 

Referencia bibliográfica:

Martha S. Windrem, Steven J. Schanz, Carolyn Morrow, Jared Munir, Devin Chandler-Militello,   Su Wang, Steven A. Goldman. A Competitive Advantage by Neonatally Engrafted Human Glial Progenitors Yields Mice Whose Brains Are Chimeric for Human Glia. Journal of Neuroscience (2014). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1510-14.2014.