sábado, 8 de junio de 2013

Créditos: Spalding et al./Cell
Los hongos atómicos producidos en más de 500 pruebas nucleares durante la Guerra Fría pueden tener un lado positivo, después de todo. Más de 50 años después, científicos han encontrado una manera de utilizar los isótopos radiactivos de carbono liberados a la atmósfera por las pruebas nucleares para llevar datos a un debate de larga duración en la neurociencia: ¿El cerebro humano adulto puede producir nuevas neuronas? Después de trabajar para perfeccionar su técnica durante más de una década, los investigadores informan que una pequeña región del cerebro humano involucrada en la memoria produce nuevas neuronas durante toda la vida, un proceso continuo de auto-renovación que puede ayudar al aprendizaje.

Durante mucho tiempo, el dogma científico sostuvo que nuestro cerebro no produce nuevas neuronas durante la vida adulta, explicó Pasko Rakic, neurocientífico de la Universidad de Yale, que no participó en el estudio. No obstante, en 1998, un grupo de investigadores suecos informó de la primera evidencia de que las neuronas nacen continuamente durante toda la vida humana. Los investigadores inyectaron un compuesto que normalmente se utiliza para marcar la división de las células tumorales en los pacientes que habían donado sus cerebros para ser examinados después de la muerte. Cuando los científicos examinaron el tejido cerebral postmortem, encontraron que nuevas neuronas habían brotado durante la edad adulta. Las células se encontraban en una parte del hipocampo -un par de estructuras con forma del caballito de mar situadas profundamente dentro del cerebro- implicada en la memoria y el aprendizaje. Después se descubrió que el compuesto era tóxico y el experimento no se repitió.

Desde 1998, diversos estudios han demostrado que nuevas neuronas se generan en la misma pequeña región del hipocampo en ratones y parecen jugar un papel importante en la memoria y el aprendizaje, reiteró Kirsty Spalding, biólogo molecular en el Instituto Karolinska en Estocolmo y autor principal del nuevo estudio. Debido a que el trabajo de 1998 no fue confirmado por investigaciones independientes, científicos han discutido ferozmente sobre si el nacimiento de neuronas observadas en ratones también se producen en personas.

Hace más de 10 años, el asesor de Spalding, Jonas Frisén, investigador de células madre en el Instituto Karolinska y coautor del estudio, instó a tomar en un proyecto destinado a resolver este debate con un enfoque poco convencional. El método, que ha tomado a Spalding más de una década desarrollar, depende del pulso masivo de isótopos radiactivos carbono-14 liberados por las explosiones nucleares en la década de 1950 y 60, que duplicaron la cantidad de carbono 14 en la atmósfera. Este pulso se detuvo con el Tratado de Prohibición de Pruebas de 1963, que prohibía pruebas en tierra con armas nucleares y debido también a que los isótopos de carbono-14 son inestables. Dado que las células incorporan carbono de la atmósfera en su ADN cuando se dividen, la proporción de carbono-14 para el isótopo de carbono más estable de carbono-12 actúa como un sello de tiempo cuando nace una célula.

Spalding ha utilizado esta relación para determinar la edad de los dientes en investigaciones forenses y la tasa de renovación de las células de grasa . Pero tenía que mejorar la sensibilidad de la técnica para que pudiera detectar la razón isotópica en el ADN en una cinta de fibras de más o menos 6 gramos de tejido neuronal en el hipocampo e identificar nuevas neuronas, el giro dentado. A lo sumo, el isótopo está presente en sólo una de cada 15 neuronas, explicó ella, por lo que es difícil de detectar en pequeñas cantidades de tejido.

En los primeros 5 años, Spalding trabajó en la búsqueda de una forma eficaz de separar las 20 millones de neuronas aproximadamente en el giro dentado de otros tipos de células del hipocampo y después extraer su ADN. Al descubrir que se podría utilizar una máquina de clasificación de células activadas por fluorescencia para distinguir células no neuronales de las neuronas, haciéndolas brillar en diferentes colores fue "un punto alto," agregó ella. Los próximos 5 años los pasó en la búsqueda de maneras de purificar las muestras de ADN para extraer y analizar los átomos de carbono que utilizan aceleradores de partículas de alta potencia. "Hemos tenido muchos años sin ningún resultado", dijo Frisén: "Fue divertido, pero frustrante."

Finalmente, después de conseguir la perfección de la técnica, Spalding decidió que era hora de probar en muestras de tejido cerebral humano real. Ella y sus colegas extrajeron hipocampos de 55 personas fallecidas que habían dado su consentimiento al informarles que sus cerebros serían estudiados. A continuación, se molieron muestras de tejido, se obtuvieron células ordenadas y se extrajo el ADN. A continuación, se envió el material genético purificado al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, donde se redujo a gránulos de carbono puro y se dividió en diferentes isótopos de carbono mediante un acelerador de partículas, lo que permite a los investigadores calcular la relación entre el carbono-12 y de carbono-14.

Spalding, Frisén, y sus colegas crearon un modelo matemático de estimación, basada en las relaciones, la tasa de recambio celular dentro de las neuronas del hipocampo. Más de un tercio de las neuronas del hipocampo fueron reemplazados con regularidad, alrededor de 1,400 nuevas neuronas se agregaron cada día durante la edad adulta, reportan el estudio publicado en Cell. "Algunas células que murieron, fueron reemplazadas", explicó Spaulding. "Hay un flujo constante entre la vida y la muerte."

"Se trata de una espectacular confirmación independiente" del estudio de 1998 que sugería que nuevas neuronas nacen en la edad adulta en el giro dentado, escribe Gerd Kempermann, neurólogo en el Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas en Dresden, en un correo electrónico. "Es probable que resuelva el caso."

Kempermann dice que los estudios propios y ajenos en ratones indican que las neuronas adultas jóvenes tienen una función específica en el hipocampo, por ejemplo, ayudan a que el cerebro distinga entre las cosas que pertenecen a la misma categoría o compara información nueva con lo que ya ha se había aprendido producto de la experiencia. La capacidad de distinguir entre los Beatles y los Rolling Stones y aún así identificarlas como "bandas de rock," es un ejemplo de este tipo de tareas en los seres humanos, agrego Frisén.

Hay otra posibilidad, sin embargo: Nuestra capacidad para reemplazar las neuronas del hipocampo podría ser un vestigio evolutivo que no es tan importante hoy en día, manifestó Rakic. Argumenta que la supervivencia humana puede haber dependido no tanto de nuestra capacidad de producir nuevas neuronas, sino en nuestra capacidad de mantener las antiguas con el fin de acumular recuerdos durante toda la vida. En comparación con peces, ranas, reptiles y aves, algunas de las cuales pueden regenerar estructuras enteras del cerebro, añadió "es interesante que la rotación neuronal en humanos se limita a una sola población de neuronas en una sola estructura relativamente pequeña, y que apenas se examina por qué persiste."

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