La plasticidad neuronal estaría relacionada con el reloj biológico

El estudio, que se publica en la revista Cell, se centró en la regulación de la plasticidad neuronal y su función en el cerebro. Los descubrimientos mejoran el conocimiento existente sobre los mecanismos vitales de la regulación de nuestro sistema circadiano, o reloj interno.

Justin Blau, del Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi, explicó que "la plasticidad neuronal sustenta el aprendizaje y la memoria, pero es un gran desafío unir cambios en neuronas específicas a alteraciones en el comportamiento animal. En nuestra investigación, descubrimos el modo en que la plasticidad de un número muy pequeño de neuronas ayuda a poner en marcha el reloj biológico y facilita la transición entre las diferentes estaciones".

Cambios en las neuronas reloj
El equipo de investigación puso el foco en la s-LNv, la principal neurona reloj, y en la Drosophila, conocida como la mosca de la fruta. Este insecto es utilizado a menudo para investigar los ritmos circadianos.

Específicamente, el trabajo se centró en el extremo de los axones de estas neuronas, donde se emiten sus señales. Una investigación previa había demostrado que cambian su estructura con un ritmo de 24 horas, pero no estaba claro qué funciones tenían dichas alteraciones.

En este nuevo estudio, los científicos cuantificaron los cambios diarios en el extremo del axón de la s-LNv y observaron que crecía y se retraía cada 24 horas. También identificaron la proteína que conduce estos ritmos en la plasticidad neuronal, la Rho1. Además, descubrieron que la plasticidad de la neurona es necesaria para mantener los ritmos circadianos y para permitir la adaptación estacional de éstos.

Si la s-LNv es incapaz de retraerse, las moscas muestran un comportamiento normal en invierno pero fallan al predecir el amanecer de los largos días de verano. A la inversa, si la s-LNv permanece en un estado retraído las moscas se comportan como si estuvieran en verano, tanto si los días son largos o cortos.

Al amanecer, las s-LNv tienen altos niveles de proteínas involucradas en el envío de señales y bajos niveles de proteínas que les permiten recibirlas. Al anochecer ocurre lo contrario. Este inusual tipo de plasticidad neuronal sugiere que la función de estas neuronas cambia dramáticamente durante el día, pasando de emitir señales cuando amanece a recibirlas cuando anochece.

Ataxia espinocerebelosa
Los descubrimientos pueden arrojar luz a una afección humana, la ataxia espinocerebelosa, una enfermedad neurodegenerativa que afecta a la coordinación y al movimiento. El equipo de Blau observó que los cambios diarios en la actividad de la Rho1 son controlados por ritmos en transcripción de un gen muy parecido al humano Puratrophin-1.

Blau aseguró que "desde que varias formas de ataxia espinocerebelosa están asociadas con mutaciones del gen Puratrophin-1, nuestros datos apoyan la idea de que la anormal plasticidad neuronal conlleva la pérdida del control motor y conduce a la neurodegeneración".