La formación de neuronas depende de un impulso eléctrico

Una investigación desarrollada por científicos suizos, alemanes y norteamericanos ha descubierto que la formación de nuevas neuronas depende de la intensidad del impulso eléctrico que las neuronas progenitoras aplican en el momento de crear una nueva célula cerebral. A cada carga eléctrica le corresponde un tipo específico de neuronas.

El desarrollo del sistema nervioso es un proceso muy complejo que se inicia en las primeras semanas de la vida embrionaria. Ocurre en las profundidades del cerebro, donde emergen y se multiplican las neuronas madre progenitoras, encargadas de poblar con neuronas específicas el encéfalo que está en crecimiento.

Estos científicos han medido la actividad eléctrica de las neuronas progenitoras y descubierto que, de la misma forma que se carga una pila, el voltaje de las células madre neuronales aumenta en la misma medida que lo necesita la formación del cerebro de un embrión y la complejidad de las neuronas a crear.

Nueva perspectiva

El córtex o corteza cerebral, que es el tejido nervioso que cubre la superficie de los hemisferios cerebrales, es la región más desarrollada de los mamíferos y la que permite funciones intelectuales avanzadas, como la percepción consciente del mundo, la anticipación e incluso el lenguaje.

Es una estructura compleja compuesta por multitud de neuronas diferentes que se unen para formar los circuitos que controlan el movimiento o la percepción. Los diferentes tipos de neuronas se crean una después de otra durante la embriogénesis, gracias a las neuronas madre progenitoras.

“Nos preguntamos cómo estas neuronas progenitoras conocen qué tipo de neuronas deben fabricar en cada momento del desarrollo del embrión”, explica Denis Jabaudon, uno de los investigadores, de la Universidad de Ginebra, en un comunicado.

Esta pregunta fue abordada desde una nueva perspectiva: “Generalmente, los factores genéticos son las estrellas del funcionamiento celular, pero en este trabajo nos hemos fijado en otro aspecto: las propiedades eléctricas de las neuronas progenitoras”, añade otra de las investigadores, Ilaria Vitali.

Este enfoque es innovador porque, si el papel de la actividad eléctrica en el funcionamiento de los circuitos cerebrales es bien conocido, no se conocía casi nada sobre el efecto de la electricidad sobre las propiedades de las células progenitoras cerebrales.

Más voltaje, neuronas más complejas

A través de un tubo de vidrio (pipeta) de dos micras de diámetro (una micra equivale a una milésima parte de un milímetro) que atravesó la membrana celular, los científicos midieron durante días la carga eléctrica de las neuronas progenitoras de embriones de ratones.

“Constatamos que mientras el feto va creciendo y que los diferentes tipos de neuronas fabricadas se complejizan, el voltaje de las neuronas madre progenitoras aumenta cada vez más”, explica  Denis Jabaudon.

Para confirmar esta observación, los científicos modificaron genéticamente las células cerebrales embrionarias de los ratones. En la superficie de esas células, expresaron canales sintéticos que dejaban pasar partículas cargadas eléctricamente, lo que les permitió manipular a voluntad el voltaje que emplean las neuronas madre progenitoras para crear nuevas neuronas, así como pudieron también cargar o descargar eléctricamente a estas células cerebrales embrionarias.

De esta manera pudieron comprobar que, si las neuronas madre progenitoras se cargan eléctricamente cuando comienza la embriogénesis, fabrican precozmente neuronas que aparecen normalmente al final del desarrollo del embrión. Y a la inversa: si descargan eléctricamente a esas neuronas progenitoras, las neuronas que tienen que crear aparecen más tarde en el desarrollo del embrión.

Estos resultados, señalan los investigadores, demuestran por primera vez que la actividad bioeléctrica de las neuronas progenitoras desempeña un papel crucial para la fabricación de los diferentes tipos de neuronas. Este descubrimiento podría explicar los efectos de ciertas enfermedades del desarrollo vinculadas a la actividad eléctrica cerebral anormal, como es el caso de la epilepsia.

Referencia

Progenitor Hyperpolarization Regulates the Sequential Generation of Neuronal Subtypes in the Developing Neocortex. Ilaria Vitali et al. Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.036