Un equipo de científicos del Krembil Brain Institute, parte de University Health Network en Toronto, y la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, ha desarrollado el primer modelo informático que predice el papel de las células gliales corticales en la cognición.

El artículo fue publicado hoy en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

« El papel de las neuronas está bien documentado, pero las neuronas están intercaladas con células gliales y muchas sinapsis en el cerebro tienen glía cerca », dice el Dr. Maurizio De Pittà, científico del Instituto del Cerebro de Krembil y primer autor del estudio. « Actualmente no entendemos cómo las neuronas y la glía funcionan juntas, o cómo la disfunción glial contribuye a los déficits cognitivos ».

Las células gliales son abundantes en todo el cerebro y desempeñan varias funciones importantes. Durante mucho tiempo se pensó que estas células eran espectadores pasivos: apoyaban físicamente a las neuronas y las sinapsis, llevaban nutrientes a las neuronas y eliminaban toxinas y productos de desecho. Sin embargo, los científicos han descubierto recientemente que la glía interactúa con las neuronas de forma similar a como las neuronas se comunican entre sí a través de señales químicas.

Este artículo presenta la primera teoría del papel que juegan las glías en el procesamiento cognitivo en el cerebro. « El tipo de células gliales que estudiamos, conocidas como astrocitos, pueden modificar la actividad de nuestros circuitos cerebrales e influir en la forma en que nos comportamos », dice el Dr. De Pittà.

El estudio analizó el papel de los astrocitos en la memoria de trabajo, que es la capacidad de almacenar información para tareas en curso, como seguir la trama de una película o contar hasta diez.

« Sabemos que los astrocitos emiten señales químicas especializadas y hemos demostrado que esta señalización podría mediar en diferentes lecturas de la memoria de trabajo », dice el Dr. De Pittà. « Revelar que las interacciones químicas entre las neuronas y los astrocitos podrían estar en el centro de la memoria de trabajo, también nos dice qué podría salir mal cuando tenemos déficits en la memoria de trabajo, que a menudo son señales de advertencia de trastornos cerebrales importantes ».

Y agrega : « Si queremos comprender verdaderamente la disfunción en la memoria de trabajo, debemos considerar la interacción entre las células gliales y las neuronas ».

También se señala en el artículo :

  • Al igual que los sistemas de radio, tradicionalmente se ha pensado que las sinapsis transmiten en una sola banda de frecuencia. Teniendo en cuenta los astrocitos, ahora sabemos que puede haber múltiples bandas de frecuencia
  • Generalmente se cree que las diferentes formas de memoria de trabajo dependen de una variedad de circuitos; sin embargo, este estudio muestra que los mismos circuitos neurogliales podrían codificar varias formas de memoria de trabajo
  • La forma en que se organizan los astrocitos con respecto a las neuronas podría controlar nuestra capacidad de memoria de trabajo, o cuántas cosas podemos tener en mente simultáneamente
  • Actualmente, no existen técnicas efectivas para registrar la actividad glial en el cerebro humano. Los investigadores esperan eventualmente crear un modelo de alta fidelidad, un ‘gemelo digital’, de los circuitos neuroglia del cerebro, desde los genes hasta las células. Tal modelo puede ayudar a descubrir marcadores de interacciones neuronales y gliales y mejorar el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades cerebrales, como el Alzheimer, el Parkinson y la epilepsia.

    « Con nuestra nueva teoría, no solo estamos mirando el cerebro en blanco y negro, es decir, si las poblaciones de neuronas dadas están activas o inactivas. Más bien, estamos viendo el cerebro en tecnicolor, obteniendo una comprensión más profunda de la comunicación celular al incluyendo la glía y su señalización », dice el Dr. De Pittà. « Esto nos da una imagen mucho más completa y realista de la complejidad del cerebro ».

    A medida que avanza la tecnología, De Pittà y su equipo en el Krembil utilizarán sus modelos para desarrollar técnicas para modificar la actividad del circuito neuroglial para tratar enfermedades. « Nuestro objetivo final es estudiar las interacciones neuronales-gliales para descubrir nuevos objetivos terapéuticos para los trastornos cerebrales ».