Aprendiendo y protegiéndose a sí mismo: cómo se adapta el cerebro

El cerebro es un órgano extraordinariamente complejo y adaptable. Sin embargo, la capacidad de adaptación disminuye con la edad. A medida que las nuevas conexiones entre las neuronas del cerebro se forman con menos facilidad, la elasticidad del cerebro disminuye. Si hay una lesión en el sistema nervioso central, como después de un accidente cerebrovascular, el cerebro debe compensarlo reorganizándose. Para hacer esto, una densa red de moléculas entre neuronas, conocida como matriz extracelular, debe desentrañarse. Esta es la función de una variedad de enzimas que, en última instancia, regulan qué tan flexible o estable es el cerebro. Investigadores de la Universidad de Göttingen estudiaron lo que sucede cuando ciertas enzimas se bloquean en ratones. Dependiendo de si el cerebro estaba sano o enfermo, la inhibición tenía efectos opuestos. Los resultados han sido publicados en Revista de neurociencia.

El aprendizaje y la recuperación de las lesiones dependen de la flexibilidad de las conexiones nerviosas. Las macromoléculas de la matriz extracelular, ubicadas entre neuronas, son importantes por su plasticidad. A medida que las personas envejecen, la estabilidad de esta matriz extracelular aumenta, proporcionando un apoyo para estabilizar las conexiones existentes entre neuronas y para consolidar la información. Si alguien encuentra algo nuevo, la matriz extracelular debe desmontarse para permitir que se formen nuevas conexiones.

Esta relación entre estabilidad y plasticidad en el cerebro se regula en la matriz con la ayuda de enzimas como las metaloproteinasas de matriz (MMP), que pueden ‘digerir’ la matriz extracelular y así ‘desempaquetar’. Un equipo de la Universidad de Göttingen ha podido demostrar en un nuevo estudio que el bloqueo de las metaloproteinasas de la matriz MMP2 y MMP9 puede tener efectos opuestos dependiendo de si el cerebro está enfermo o sano.

Para medir la plasticidad neuronal, los científicos permitieron que los ratones adultos vieran a través de un solo ojo durante varios días y registraron los cambios de actividad resultantes en la corteza visual de los animales. Primero examinaron la adaptabilidad de la corteza visual de ratones sanos en los que se bloquearon las enzimas MMP2 y MMP9 (utilizando SB3CT). Como resultado, también se bloquea la plasticidad neuronal. En un segundo experimento, el equipo investigó ratones inmediatamente después de que ocurriera un accidente cerebrovascular. Ya se sabía que el accidente cerebrovascular conduce a un fuerte aumento a corto plazo de las MMP. En este caso, la inhibición dirigida a corto plazo de las enzimas MMP2 y MMP9 produjo un efecto opuesto: se restauró la plasticidad que se redujo significativamente por el accidente cerebrovascular, por lo que la inhibición de las enzimas MMP2 y MMP9 tuvo un efecto terapéutico pronunciado.

«Lo que hizo que el diseño de nuestro estudio fuera diferente de muchos estudios anteriores, fue que las enzimas que degradan la matriz solo se bloquearon después de un accidente cerebrovascular experimental, que imita el tratamiento», dice el profesor Siegrid Löwel del Departamento de Neurociencia de la Universidad de Göttingen. «También mostramos que las MMP en el cerebro deben monitorearse bien y ajustarse con precisión. Un nivel demasiado bajo en un cerebro sano previene la neuroplasticidad y un nivel demasiado alto, como después de un accidente cerebrovascular, también previene la neuroplasticidad».