NEURONAS, NEUROGLIAS Y APRENDIZAJE.
- Ernesto Prieto Gratacós
- 27 sept 2020
- 6 Min. de lectura
Actualizado: 5 oct 2020
El cerebro humano -considerado el más formidable producto de la evolución- opera gracias a células altamente especializadas, las neuronas… o así creen los no iniciados. En realidad, las neuronas serían enteramente inútiles sin otra clase de células que proveen soporte estructural, nutrición, reparación e información, así como una sustancia imprescindible para la óptima transmisión de impulsos bioeléctricos. Estas humildes pero imprescindibles células son las neuroglias. La intensa colaboración entre neuronas y neuroglias hace posible el complejo comportamiento de nuestro cerebro. Operando en conjunto, neuronas y neuroglias constituyen la trama y la urdimbre del tejido nervioso vivo. En íntima correlación estructural y funcional, el ensemble inseparable neurona/neuroglia da vida al cerebro y forma la base de la inteligencia. Hasta diez veces más numerosas que las neuronas mismas, las células gliales son fundamentales en el desarrollo inicial de las neuronas, existiendo entre ambas una profunda y constante dependencia funcional. De hecho, los cultivos experimentales de neuronas no prosperan en ausencia de células gliales (1).
Consideradas en un principio “células de sostén”, las neuroglias ciertamente proveen el anclaje físico para la existencia de las neuronas pero con importantes funciones metabólicas y tróficas (crecimiento y reparación), garantizando la comunicación e integración de los engramas o redes neurales (2). Cada neurona individual recibe un recubrimiento glial independiente de sus interacciones con otras neuronas (sinapsis). Así, el entramado o manto glial que tapiza a las neuronas sólo se interrumpe para permitir las sinapsis entre dos de ellas. Es de este modo que las células gliales ejercen su influencia en la comunicación inter-neuronal. Son las neuroglias quienes controlan el microambiente celular del tejido cerebral en lo que respecta a la composición iónica -de la cual dependen los potenciales eléctricos neuronales-, los niveles de neurotransmisores y factores de crecimiento, así como el suministro de citoquinas y diversas señales moleculares.
Dentro de los muchos aportes de las neuroglias (también llamadas células gliales) está la producción de mielina. Como una cubierta viva, la vaina de mielina abraza y protege los “cables” neuronales que conectan todas las neuronas unas con otras. Estas extensiones de cada neurona son, por supuesto, los axones. Sin la mielina, la conducción de impulsos bioeléctricos en nuestro Sistema Nervioso sería mortalmente lenta, terminando por deteriorarse las neuronas mismas. Esto es evidente, por desgracia, en el envejecimiento cerebral, y mucho más aún en las enfermedades desmielinizantes, como la esclerosis múltiple (EM). Grandes esfuerzos de investigación y experimentación se están desarrollando en el campo de la neurología y la farmacología para prevenir las enfermedades desmielinizantes -incluyendo el envejecimiento cerebral normativo- y regenerar el tejido cerebral. Por fortuna, recientes investigaciones han demostrado que ciertos suplementos contribuyen decisivamente a la remielinización. ¿Dónde se origina esta crucial sustancia protectora y cómo podemos regenerarla?
Fig.1 Vaina de mielina que recubre y nutre los axones neuronales. En íntima correlación estructural y funcional, el inseparable ensemble neurona / neuroglia da vida al cerebro y forma la base de la inteligencia. Operando en conjunto, neuronas y neuroglias constituyen la trama y la urdimbre del tejido nervioso vivo. Cada neurona individual recibe un recubrimiento glial independiente de sus interacciones con otras neuronas (sinapsis). Así, el entramado o manto glial que tapiza a las neuronas sólo se interrumpe para permitir las sinapsis entre dos de ellas. Es de este modo que las células gliales ejercen su influencia en la comunicación inter-neuronal.
Regenerando a los oligodendrocitos.
Una peculiar clase de células gliales fabrica la sustancia que recubre nuestros axones neuronales: los oligodendrocitos. Bautizados de ese modo por sus escasas ramificaciones (del griego oligo: escaso y dendritas: ramas) los oligodendrocitos reaccionan muy favorablemente a ciertos nutrientes, como la Tiamina (vitamina B1) y la Taurina, lo cual explica anteriores reportes sobre el poderoso efecto regenerativo de los suplementos de Tiamina en el aprendizaje y la cognición, liderados por Ruth Flinn Harrell (3). Como resulta ahora evidente, las neuroglias constituyen una porción altamente especializada del tejido nervioso, siendo células extremadamente especializadas, de tipo conjuntivo, cuya función consiste en proteger, equilibrar y alimentar a las neuronas. En el tejido del Sistema Nervioso Central, las neuroglias constan de varios subtipos celulares descritos como: astrocitos, células de microglia y oligodendrocitos (así como su equivalente en los nervios periféricos; las células de Schwann). Los astrocitos se encargan de comunicar las neuronas con los vasos sanguíneos y los oligodendrocitos tienen una función protectora, mientras que las células de la microglia degradan catabolitos –productos terminales del metabolismo neuronal- y devoran partículas extrañas. En el caso de los nervios periféricos, las células de Schwann rodean los axones con una capa sensitiva de mielina, de función protectora, que potencia la velocidad de propagación del impulso nervioso a lo largo del axón neuronal.
La práctica deliberada o entrenamiento consciente –ya sea motriz o intelectual- induce cambios neuronales en el cerebro que contribuyen, tras el aprendizaje, a la retención de información, el reforzamiento de conexiones sinápticas existentes, la formación de nuevas sinapsis e incluso a la neurogénesis adulta (5). Sin embargo, hallazgos recientes provenientes del campo de la biología glial revelan que no son solo las neuronas las responsables por la reconfiguración cerebral y la neuroplasticidad generada por el aprendizaje. Se ha descubierto que es precisa la génesis y proliferación de nuevos oligodendrocitos para aprender habilidades motoras complejas. Estos formidables hallazgos amplían nuestra comprensión de la neuroplasticidad y revelan importantes roles de la glía y la mielina en la potencia cognitiva.
Recientes ensayos imagenológicos han demostrado que el aprendizaje se correlaciona con una remodelación estructural en la materia blanca del cerebral, registrando incluso cambios en los oligodendrocitos y la mielina en respuesta a las condiciones ambientales (5). En respuesta a entrenamientos específicos y a desafíos cognitivos, los oligodendrocitos generan mielina a lo largo de los circuitos neuronales implicados en la tarea practicada a repetición. Estas observaciones sugieren que la mielina es una sustancia dinámica y compleja con definitiva influencia en la plasticidad cerebral. Los oligodendrocitos envían múltiples proyecciones citoplasmáticas llamadas “procesos” celulares, como ramas que abrazan a los axones neuronales con capas concéntricas de membrana celular compactada. Es a partir de este singular fenómeno que se genera la mielina (ver figura). La mielinización aumenta la velocidad a la que los impulsos eléctricos viajan a lo largo de los axones neuronales, y tanto la ubicación como el grado de mielinización sobre los axones determinan la sincronía del flujo de información entre neuronas.
Fig.2 Estudios de optogenética in vivo han demostrado que la activación neuronal resultante de la práctica deliberada aumenta la proliferación de OPC y el número de oligodendrocitos en un área del cerebro involucrada en el aprendizaje motor (8). En consecuencia, los circuitos neuronales reclutados durante el aprendizaje –ya sea motor o intelectual- induce a las OPC adyacentes que se diferencien en oligodendrocitos mielinizantes.
Se ha establecido que la composición de los axones mielinizados en el cerebro es heterogénea; de resultas que los axones pueden encontrarse muy mielinizados, no mielinizados o parcialmente mielinizados, pudiendo incluso variar el grado de mielinización a lo largo de un mismo axón (4). La mayor parte de la mielinización en el cerebro de los mamíferos ocurre durante los primeros años de vida. En esa etapa, las Células Progenitoras de Oligodendrocitos (CPO) dan lugar a estas células mielinizantes, que procesan hacia los axones de las neuronas más próximas a medida que maduran. El cerebro humano adulto retiene una reserva de CPO aun después de haber completado la fase de mielinización inicial. Las CPO adultas retienen la capacidad de diferenciarse en oligodendrocitos mielinizantes en respuesta a lesiones o enfermedades, como la esclerosis múltiple, o bien para remodelar la mielina a lo largo de los axones ya previamente mielinizados (5, 6).
Las CPO "expresan" -es decir, contienen en su membrana externa- numerosos receptores a neurotransmisores, pudiendo también responder a factores mitógenos derivados de neuronas, factores neurotróficos como la neuregulina-1 NRG1 y el BDNF, cuya liberación está modulada por la actividad neuronal. Los experimentos de cultivo celular han demostrado que NRG1 y BDNF median la mielinizacion estimulada por la actividad neuronal que genera el entrenamiento motor o intelectual (7). Tristemente, el grado de eficacia con que las CPO se diferencian en oligodendrocitos mielinizantes disminuye con la edad (12), lo que implica que la pérdida de mielina contribuye al deterioro cognitivo asociado a la edad. El hecho de que la generación de mielina sea esencial para el aprendizaje explica algunas de las alteraciones cognitivas asociadas con trastornos psiquiátricos y con el ostracismo o aislamiento social. Enfermedades psiquiátricas, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar, están también asociadas con defectos en la mielina (9-11).
Ernesto Prieto Gratacós
gracias!