EFEBarcelona

Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Barcelona (UB) ha desarrollado una nueva herramienta experimental que permite causar un daño en una zona concreta de una red neuronal in vitro de pocos milímetros, ver qué efectos tiene en la red entera y cómo el cerebro se recupera.

El objetivo del experimento es ver cómo reaccionan los circuitos neuronales del cerebro, cómo evitan una propagación general del daño y cómo restituyen la funcionalidad de los circuitos afectados.

Una de las conclusiones de la investigación es que la red activa rápidamente mecanismos de autorregulación que refuerzan las conexiones existentes y restituyen la operatividad del circuito.

El estudio, que publica la revista eNEURO, ha sido liderado por Jordi Soriano, investigador del Instituto de Sistemas Complejos de la UB, y ha contado con la colaboración el Instituto de Neurociencias de la UB, el Instituto de Ciencias Fotónicas y la Universidad Rovira i Virgili.

Según ha explicado Soriano, el experimento muestra la gran capacidad de las redes neuronales para "autorregularse y remodelarse en respuesta a cambios repentinos o alteraciones graves" y es también "un buen ejemplo de la importancia de modelar redes neuronales como sistemas complejos, donde el conjunto es mucho más rico que la suma de sus partes".

Respuesta contra la pérdida de neuronas

El cerebro, y en general las redes neuronales biológicas, tienen mecanismos de respuesta contra la pérdida de neuronas debida a daños o enfermedades.

En accidentes vasculares cerebrales, por ejemplo, la pérdida de irrigación sanguínea provoca la muerte de un grupo de neuronas y una alteración de la función de los circuitos neuronales dañados, que, a su vez, altera la función de los circuitos vecinos, y potencialmente se puede iniciar una avalancha de deterioro.

"Entender cómo actúan estos mecanismos a nivel de red es muy complicado, tanto por el tamaño del cerebro como por la dificultad intrínseca de seguir en detalle la evolución de un gran número de neuronas antes y después del daño", ha indicado Soriano.

Esta dificultad se puede superar mediante el diseño de modelos in vitro como el que proponen los investigadores.

Actividad de la red neuronal

El experimento ha consistido en registrar la actividad de toda la red neuronal para establecer cuál es su funcionalidad característica y luego, con un láser de alta potencia, han eliminado de manera precisa un grupo de neuronas.

Una vez hecho el daño, los investigadores han vuelto a registrar la red en detalle para seguir su desarrollo a lo largo del tiempo.

Así, observaron que el grupo de neuronas más próximo a la zona afectada pierde actividad de forma inmediata, pero la va recuperando paulatinamente gracias a la acción de toda la red.

"Sorprendentemente, en solo quince minutos, este grupo alcanza niveles de actividad similares a los que tenía antes del daño, pese a haber perdido irreversiblemente un número significativo de impulsos provenientes de la zona afectada", ha detallado Soriano.

"Como en quince minutos no hay tiempo para establecer conexiones nuevas -ha añadido-, concluimos que la red actúa reforzando las conexiones existentes, reconduciendo el flujo de estímulos neuronales hacia los vecinos inmediatos de la zona afectada, evitando su deterioro y, por tanto, un colapso progresivo de la red en forma de avalancha".

Esta investigación se integra dentro del proyecto europeo MESO-BRAIN, en el que también participa Jordi Soriano, y que tiene por objetivo diseñar cultivos neuronales que repliquen la estructura y dinámica del cerebro para estudiar la acción de fármacos o terapias genéticas en enfermedades neurodegenerativas. EFE