El estudio explica que la enfermedad, perturba al menos una forma de memoria visual al degradar un circuito recientemente identificado que conecta los centros de procesamiento de la visión de cada hemisferio cerebral

Un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, concluye que la enfermedad de Alzheimer perturba al menos una forma de memoria visual al degradar un circuito recientemente identificado que conecta los centros de procesamiento de la visión de cada hemisferio cerebral.

Los resultados del estudio, publicado en la revista 'Neuron' por un equipo de investigación con sede en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, proceden de experimentos en ratones, pero proporcionan una base fisiológica y mecanicista para observaciones previas en pacientes humanos: el grado de disminución de la sincronía del ritmo cerebral entre regiones homólogas en cada hemisferio se correlaciona con la gravedad clínica de la demencia.

"Demostramos que existe un circuito funcional que puede explicar este fenómeno --afirma el autor principal, Chinnakkaruppan Adaikkan, antiguo postdoctorado del Instituto Picower que ahora es profesor adjunto en el Centro de Investigación Cerebral del Instituto Indio de Ciencias (IISc)--. En cierto modo, descubrimos una biología fundamental que no se conocía antes".

En concreto, el trabajo de Adaikkan identificó las neuronas que conectan el córtex visual primario (V1) de cada hemisferio y demostró que cuando las células se interrumpen, ya sea por alteraciones genéticas que modelan la enfermedad de Alzheimer o por perturbaciones directas en el laboratorio, la sincronía del ritmo cerebral se reduce y los ratones se vuelven significativamente menos capaces de notar cuando aparece un nuevo patrón en una pared de sus recintos. Este reconocimiento de la novedad, que requiere la memoria visual de lo que había el día anterior, es una capacidad comúnmente alterada en el Alzheimer.

"Este estudio demuestra la propagación de la sincronía del ritmo gamma a través de los hemisferios cerebrales mediante la conectividad hemisférica cruzada --destaca el autor principal del estudio, Li-Huei Tsai, catedrático de Picower y director del Instituto Picower y de la Iniciativa sobre el Envejecimiento del Cerebro del MIT--. También demuestra que la alteración de este circuito en modelos de ratón con EA se asocia a déficits conductuales específicos".

En el estudio, Adaikkan, Tsai, Thomas McHugh y sus coautores descubrieron y rastrearon las neuronas de V1 que extendían sus axones por todo el cuerpo calloso, que conecta los hemisferios cerebrales, hasta las células de V1 del otro lado del cerebro. Allí, descubrieron que las neuronas transhemisféricas (CH) forjaban conexiones, o sinapsis, con las células objetivo, proporcionándoles una estimulación "excitatoria" para impulsar su actividad. Adaikkan también descubrió que las neuronas CH eran mucho más propensas a activarse en una tarea de discriminación de novedades que las neuronas V1 en general o las neuronas de otras regiones muy implicadas en la memoria, como el hipocampo o el córtex prefrontal.

El autor del estudio apunta que tiene curiosidad por observar ahora otras posibles conexiones transhemisféricas y cómo pueden verse afectadas también en la enfermedad de Alzheimer

Con la curiosidad de saber cómo podría diferir esto en la enfermedad de Alzheimer, el equipo observó la actividad de las células en dos modelos diferentes de ratón con alzhéimer. Descubrieron que la actividad de las células CH disminuía significativamente en medio de la enfermedad. No es de extrañar que los ratones con alzhéimer obtuvieran peores resultados en las tareas de discriminación de novedades.

El equipo examinó de cerca las células CH y descubrió que recogen la entrada de otras células dentro de su V1 y otras regiones de su hemisferio que procesan la información visual. Cuando compararon las conexiones entrantes de las neuronas CH sanas con las de las células CH afectadas por el alzhéimer, descubrieron que las células de la enfermedad tenían una infraestructura significativamente menor para albergar las conexiones entrantes (medida en términos de espinas que albergan sinapsis y que sobresalen de las dendritas en forma de vid que salen del cuerpo celular).

Dadas las observaciones que correlacionan la reducción de la sincronía del ritmo cerebral y el rendimiento de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, el equipo se preguntó si esto también ocurría en los ratones. Para averiguarlo, diseñaron electrodos a medida para medir la actividad rítmica simultáneamente en todas las capas corticales de cada hemisferio V1. Observaron que la sincronía transhemisférica aumentaba notablemente entre los V1 cuando los ratones realizaban la discriminación de novedades, pero que la sincronía, tanto en los ritmos de alta frecuencia gamma como en los de baja frecuencia theta, era significativamente menor en los ratones con Alzheimer que en los sanos.

Descubrieron que la inhibición química de las células CH interrumpía la sincronía del ritmo entre las V1, lo que reflejaba las medidas realizadas en ratones modelo de Alzheimer

En ese momento, las pruebas de Adaikkan eran sólidas, pero sólo sugestivas, de que las neuronas CH proporcionaban los medios por los que las regiones V1 de cada lado del cerebro podían coordinarse para permitir la discriminación de la novedad, y que esta capacidad se vio socavada por la degradación de la conectividad de las células CH por el Alzheimer. Para determinar de forma más directa si el circuito de las CH desempeñaba ese papel causal y consecuente, el equipo intervino directamente para interrumpirlas, probando qué efecto tenían las perturbaciones dirigidas.

Descubrieron que la inhibición química de las células CH interrumpía la sincronía del ritmo entre las V1, lo que reflejaba las medidas realizadas en ratones modelo de alzhéimer. Además, la interrupción de la actividad de las células CH socavaba la capacidad de discriminación de novedades. Para comprobar si la naturaleza transhemisférica de las células era lo que importaba específicamente, diseñaron las células CH para que se pudieran controlar con destellos de luz (una tecnología denominada optogenética). Cuando hicieron brillar la luz sobre las conexiones que forjaron en el otro hemisferio para inhibirlas, descubrieron que al hacerlo se comprometía de nuevo la capacidad de discriminación visual.

En conjunto, los resultados del estudio demuestran que las células CH de V1 se conectan con las neuronas de la zona homóloga del hemisferio opuesto para sincronizar la actividad neuronal necesaria para reconocer correctamente la novedad, pero que la enfermedad de Alzheimer daña su capacidad para realizar ese trabajo.

Adaikkan apunta que tiene curiosidad por observar ahora otras posibles conexiones transhemisféricas y cómo pueden verse afectadas también en la enfermedad de Alzheimer. También quiere estudiar lo que ocurre con la sincronía en otras frecuencias rítmicas.

Agencia
17/09/2022