En la búsqueda global para revertir el deterioro neurológico asociado con el envejecimiento, un grupo de científicos argentinos ha descifrado en un estudio con roedores una de las razones detrás de un mecanismo que la comunidad investigadora internacional ha estado explorando durante algunos años. Existe una conexión beneficiosa entre la estimulación con luz y sonido y la creación de neuronas “nuevas” en cerebros que están envejeciendo.
Así es como se describe. Un estímulo de luz y sonido generó en un grupo de ratones una tal activación, que las neuronas que se desarrollaron en su hipocampo crecieron al doble de velocidad y con mayor fortaleza comparado con las que surgieron en el grupo de control, utilizado como referencia por los investigadores.
La investigación fue realizada por científicos del Conicet y la Fundación Instituto Leloir, conducidos por los líderes de dos laboratorios de esa institución en un esfuerzo colaborativo. Estos son Emilio Kropff y Alejandro Schinder; Kropff lidera la sección de Fisiología y Algoritmos del Cerebro, mientras que Schinder está a cargo del Laboratorio de Plasticidad Neuronal. Recuerde ese concepto.
Schinder, quien tuvo una extensa conversación con Clarín, es el autor principal del artículo, que está liderado por la investigadora Mariela Trinchero. La publicación lleva por título “La estimulación gamma audiovisual restaura la neurogénesis hipocampal y la plasticidad del circuito neuronal en ratones envejecidos”, y se dio a conocer en la revista Molecular Psychiatry, parte del prestigioso grupo editorial Nature.
Existen dos aspectos igualmente vitales que enmarcan esta novedad. El primero es no generar expectativas precipitadas. Aunque, como Schinder explicó a Clarín y también se documenta en el estudio, se han llevado a cabo investigaciones desde 2016 sobre este tema, incluso algunas pruebas están en curso con pacientes en fase 1. No obstante, aún está distante la posibilidad de contar con un tratamiento accesible que favorezca la neurogénesis, es decir, que acelere o mejore la formación de nuevas neuronas para contrarrestar tanto el envejecimiento como las enfermedades neurodegenerativas (como el Alzheimer, que es el enfoque de algunas investigaciones actuales).
La segunda cuestión resalta la importancia de este trabajo y expone el porqué del interés científico en la combinación de luz y sonido. Si se llegara a demostrar la seguridad y los efectos positivos en la salud de estos enfoques, una terapia de estimulación cerebral, como la presentada aquí, podría ser de las más económicas disponibles.
Comprendiendo la Plasticidad Neuronal
Las neuronas son las células del cerebro, y es oportuno aclararlo. Aunque se suele creer que una vez que mueren, no se generan nuevas, Schinder aclaró que tal afirmación no es del todo precisa. De hecho, hay una región cerebral donde, gracias a ciertas “fábricas” presentes en partes específicas del cuerpo, las células madre generan nuevas neuronas, especialmente en cerebros jóvenes.
Esta área es el hipocampo, y en el fenómeno de “neurogénesis” (creación de neuronas) participa algo crucial descrito en este estudio: la llamada plasticidad cerebral.
“Es un concepto general que desde el punto de vista de los mecanismos es crucial, ya que permite que existan cambios en las conexiones existentes entre neuronas, así como la formación de nuevas conexiones. Aprender o registrar algo nuevo provoca un cambio en las conexiones, gracias a la plasticidad cerebral. Las nuevas neuronas que surgen en el hipocampo y la corteza, ambas regiones clave para el aprendizaje y la memoria, establecen conexiones nuevas y es otra faceta de la plasticidad. Al ser nuevas, estas neuronas son una base considerable de plasticidad”, detalló Schinder.
“Aunque la neurogénesis ocurre durante toda la vida en los mamíferos, disminuye con la edad, lo que explica por qué es más complicado aprender cosas nuevas de adulto que de joven. Es un fenómeno que hemos estudiado por mucho tiempo. No solo se reduce la cantidad de neuronas nuevas, sino que también su ritmo de crecimiento disminuye con el tiempo”, añadió el investigador.
El aspecto esencial es que, según aclaró, “el cerebro debe entenderse como una máquina que genera electricidad. Si las señales eléctricas están activas, la capacidad de plasticidad se mantiene. Sin embargo, el cerebro debe siempre estar retado a aprender y resolver nuevas cosas, aunque esto se va perdiendo con la edad y con las enfermedades neurodegenerativas”.
Con este “ABC” se puede comprender mejor cómo estímulos específicos de luz y sonido lograron ser una especie de vitamina o impulso para el rápido crecimiento de nuevas neuronas.
La Electricidad Cerebral
En la conversación, Schinder habló en varias ocasiones sobre los hertz, la medida empleada que quienes escuchan radio habrán oído mencionar frecuentemente, aunque no siempre comprendan su significado.
Los hertz (Hz) son la unidad utilizada para expresar la frecuencia de un evento, por segundo. Esto se refiere a los ciclos de repetición, en este contexto de luz-sonido, que ocurren en un segundo. Es relevante porque esa medida se utiliza para calibrar la comunicación entre neuronas y porque la estimulación empleada por los investigadores de Leloir se basó en ese concepto.
“Las neuronas se comunican de manera bastante sencilla: una le envía a otra un bit, como decir ‘sí’ o ‘no’. Pero al tener miles de millones de neuronas, se genera un ruido eléctrico diverso, compuesto por oscilaciones de señales de miles de millones de neuronas en distintas frecuencias, que oscilan entre 30 y 100 hertz”, aclaró Schinder, y continuó: “Parte de esa masa de frecuencias corresponde a ondas gamma, que no tienen nada que ver con los rayos gamma (conocidos por su carácter cancerígeno, a pesar de compartir la letra griega), y que esencialmente son oscilaciones diminutas”.
¿Qué realizaron los investigadores? Durante 17 días, durante algunas horas diarias (tres veces al día, una hora cada vez), sometieron a ratones con cerebros envejecidos a ondas de frecuencia gamma. Así, les proporcionaron externamente una “dosis” persistente de aquello que un cerebro más joven haría por sí mismo, estimulándolo en el proceso.
Eligieron las ondas gamma porque “estas oscilaciones específicas son cruciales para funciones cognitivas, ya que el cerebro las emplea para transmitir información entre circuitos”.
Una Sinfonía Neuronal
Según explicó Schinder, tomaron una tira de luces LED blancas, que encendieron y apagaron 40 veces por segundo (40 hertz), con la adición de un sonido; “un pulso”, clarificó el investigador. Ante la consulta de Clarín sobre la diferencia entre esta experiencia y el uso de una lámpara ordinaria, Schinder respondió para dilucidar si los ratones percibían la luz o cómo lo hacían: “La luz que solemos usar se enciende y apaga 50 veces por segundo, pero dado que tiene inercia, no percibimos la oscilación. Sin embargo, los LEDs se encienden y apagan, y es perceptible”.
¿Era incómodo o perturbador? El investigador explicó que no: “Aunque el parpadeo es perceptible, es suave y no detectamos ninguna forma de estrés en los animales. En el estudio detallamos que aplicamos un electrodo en la región del hipocampo de los ratones, lo cual nos permitió observar las señales eléctricas generadas”.
Se podría afirmar que el estímulo externo de ondas gamma (similares en frecuencia a las producidas por el cerebro) actuaron literalmente como un marcapasos, guiando al cerebro a ejercitar su plasticidad neuronal, esencialmente una “musculación” crucial que tiende a disminuir con la edad.
¿Cómo se comportaron los cerebros de los ratones? Se adaptaron.
“Cada neurona tiene cables de entrada y salida. Los de entrada son las dendritas y los de salida son los axones. En el inicio del experimento, habíamos cuantificado las neuronas nuevas en el hipocampo de los cerebros. Durante 17 días, estimulamos a la mitad de los ratones y la otra mitad no lo fue. En el segundo grupo se observaron neuronas mucho más jóvenes y menos desarrolladas. Los que fueron estimulados mostraron neuronas más robustas y maduras, con una mayor proliferación celular y dendritas más resistentes. Todo ello, casi el doble en relación a los del grupo control”, expresó Schinder con entusiasmo.
Si bien se tenía conocimiento de que la estimulación con sonido y luz podía contrarrestar (siempre cuando se emplearan conjuntamente) los procesos de neurodegeneración, los mecanismos subyacentes no estaban claros. “Nuestra hipótesis era que probablemente aumentara la actividad eléctrica cerebral, manteniendo las neuronas activas e impulsando la plasticidad”, comentó Schinder y concluyó: “Estamos descifrando cómo estos mecanismos pueden auxiliar en la reparación, haciendo el declive con la edad más lento. Con un método muy económico, logras activar la plasticidad con características de un cerebro más joven”.
PS