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MADRID, 16 Ene. (EUROPA PRESS) -
La adolescencia marca una transición importante no solo a nivel social y físico, sino también neurológico. Durante este período, las funciones cognitivas superiores, como la planificación, la resolución de problemas y la toma de decisiones, maduran gradualmente. Sin embargo, los mecanismos subyacentes del desarrollo de los circuitos neuronales aún se comprenden poco. Las sinapsis son clave en este proceso: las conexiones funcionales entre neuronas permiten que la información fluya a través del cerebro.
Anteriormente, se ha planteado la hipótesis de que el número de sinapsis aumenta durante la infancia y luego disminuye durante la adolescencia. También se ha propuesto que la "poda sináptica" excesiva, un proceso que refina los circuitos neuronales eliminando conexiones débiles o no utilizadas, puede provocar trastornos neuropsiquiátricos. Un ejemplo es la esquizofrenia, una afección caracterizada por alucinaciones, delirios o pensamiento desorganizado.
Una investigación de la Universidad de Kyushu (Japón) desafía la idea de que el número de sinapsis aumenta durante la infancia y luego disminuye durante la adolescencia. El trabajo se publica 'Science Advances'.
Ahora, el equipo de investigación de la Universidad de Kyushu cuestiona esta opinión arraigada. Los investigadores descubrieron que, en lugar de simplemente reducir la actividad cerebral, el cerebro también forma nuevos grupos de sinapsis de alta densidad en segmentos específicos de dendritas durante la adolescencia.
"No nos propusimos estudiar trastornos cerebrales", cuenta el profesor Takeshi Imai, de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu. "Tras desarrollar una herramienta de alta resolución para el análisis sináptico en 2016, observamos la corteza cerebral del ratón por curiosidad. Además de apreciar la belleza de la estructura neuronal, nos sorprendió descubrir un punto de alta densidad de espinas dendríticas, las diminutas protuberancias en las dendritas donde se forman las sinapsis excitatorias".
La corteza cerebral se compone de seis capas distintas que forman circuitos neuronales altamente complejos. Imai y su equipo se centraron en las neuronas de la capa 5, que integran diversas entradas y transmiten la salida final de la corteza, actuando como un mecanismo clave para el procesamiento cortical.
Utilizando SeeDB2 -el agente de limpieza de tejidos desarrollado por el equipo de Imai- y microscopía de superresolución, los investigadores analizaron en profundidad muestras cerebrales transparentes. Por primera vez, mapearon exhaustivamente la distribución de las espinas dendríticas en neuronas corticales de la capa 5.
Este análisis reveló un punto de acceso de densidad inusualmente alta en una región específica de la dendrita, conocida como dendrita apical de las neuronas de la capa 5. Los análisis del desarrollo mostraron además que este punto de acceso espinal está ausente durante las primeras etapas de la vida y surge durante la adolescencia.
Para estudiar con más detalle cuándo se forma este punto caliente de densidad de espinas durante el desarrollo, los investigadores rastrearon la distribución de las espinas dendríticas a lo largo de las etapas del desarrollo. En ratones de dos semanas de edad, antes del destete, las espinas se distribuían de forma relativamente uniforme entre las dendritas. En cambio, entre las tres y las ocho semanas de edad, desde la primera infancia hasta la adolescencia, la densidad de espinas aumentó selectivamente en una región específica de la dendrita apical, lo que finalmente condujo a la formación de un punto caliente de alta densidad.
"Estos hallazgos sugieren que es necesario reconsiderar la hipótesis bien establecida de la 'poda sináptica adolescente'", comenta Imai.
CÓMO LA FORMACIÓN DE SINAPSIS INFLUYE EN TRASTORNOS NEUROPSIQUIÁTRICOS
"Si bien la poda sináptica ocurre ampliamente en las dendritas, la formación de sinapsis también ocurre en compartimentos dendríticos específicos durante el desarrollo cortical en la adolescencia. La interrupción de este proceso podría ser el factor clave en al menos algunos tipos de esquizofrenia", agrega Ryo Egashira, primer autor del estudio y estudiante de posgrado de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu cuando se realizó la investigación.
Para explorar esta posibilidad, el equipo examinó ratones portadores de mutaciones en genes vinculados a la esquizofrenia, como Setd1a, Hivep2 y Grin1. Si bien la densidad de espinas dendríticas se mantuvo normal hasta dos o tres semanas después del nacimiento, la formación de espinas durante la adolescencia se vio notablemente afectada por las mutaciones de estos genes, lo que resultó en la falla en la formación adecuada de puntos calientes.
Durante muchos años, el trastorno se ha vinculado principalmente a la poda excesiva de las espinas dendríticas. Los nuevos hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre el origen o la patología de la esquizofrenia, sugiriendo que la formación deficiente de sinapsis durante la adolescencia podría ser clave. Sin embargo, cabe destacar que el estudio examinó el proceso de desarrollo únicamente en ratones, y aún no está claro si operan mecanismos similares en primates y humanos.
"En el futuro, esperamos identificar qué regiones cerebrales forman estas nuevas conexiones sinápticas durante la adolescencia. Esto nos indicará qué circuitos se construyen realmente durante esta etapa del desarrollo. Comprender cómo y cuándo se forman estas conexiones puede ampliar nuestro conocimiento tanto del desarrollo cerebral como de los mecanismos subyacentes a los trastornos neuropsiquiátricos", augura Imai.
