Un estudio internacional realizado en ratones, en el cual participó una investigadora del CONICET, sugiere que las neuronas que marcan el ritmo circadiano en el cerebro adulto humano podrían tener un grado de plasticidad mayor del que se pensaba.

A partir de estudios realizados en las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), se sabía que las neuronas que controlan el reloj biológico cambian su capacidad de contactar y comunicarse con otras neuronas según la hora del día y los estímulos del ambiente. Sin embargo, se desconocía si estas modificaciones estructurales también se producían en el cerebro adulto de los mamíferos. Ahora, un grupo internacional de científicos, liderado por el experto argentino en cronobiología Horacio de la Iglesia, de la Universidad de Washington (Estados Unidos), y en el cual participó la investigadora del CONICET Fernanda Ceriani, comprobó que sí.

«El trabajo que acabamos de publicar en Current Biology demuestra un fenómeno similar en neuronas del ratón que son funcionalmente análogas a las de la mosca. Esto sugiere que esa habilidad de tener ritmos de 24 horas de remodelado estructural es una propiedad crítica de los relojes circadianos centrales», asegura De la Iglesia.

Al respecto, Ceriani, investigadora del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL) y jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir, señala: «La importancia de este hallazgo es enorme, porque sugiere que el cerebro adulto muestra un grado de plasticidad mucho mayor al que se pensaba».

El reloj biológico es un mecanismo interno que impone un ciclo de 24 horas —ritmo circadiano— a las funciones básicas de los seres vivos (liberación de hormonas, metabolismo, patrones de sueño, entre otras), organizándolas para que ocurran en el momento óptimo del día. Existe un reloj o «marcapasos» central, que reside en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo cerebral (SCN, por sus siglas en inglés), y varios relojes periféricos que se ubican en diferentes tejidos del organismo.

El reloj central se sincroniza diariamente en respuesta a señales del ambiente, principalmente los ciclos de luz y oscuridad, pero también la ingesta de comida o la actividad social. Un mal funcionamiento puede generar diversos problemas de salud: desde una disminución de las defensas e insomnio hasta depresión, diabetes y menor rendimiento cognitivo.

«El hecho de que las neuronas en cualquier circuito del cerebro tengan ritmos de 24 horas de expansión y retracción de sus fibras es totalmente inesperado e intrigante. El descubrimiento de que esto efectivamente ocurre surgió del laboratorio de Fernanda Ceriani en la Fundación Instituto Leloir hace más de 15 años», reconoce De la Iglesia, quien, basado en esos hallazgos, se propuso evaluar qué ocurría en un mamífero.

Para esto, «pintaron» ciertas neuronas del SCN del ratón —llamadas VIP— con una molécula de un color rojo intenso que tiene la habilidad de escabullirse por todos los rincones del interior de las células. Al examinar el tejido cerebral bajo microscopios especiales, pudieron detectar que la ramificación de esas neuronas cambiaba significativamente a lo largo del día.

«Dentro del SCN del ratón, las neuronas VIP cumplen una función similar a las neuronas PDF con las que trabajamos nosotros en Drosophila, y que describimos cómo arman y desmantelan a lo largo del día sus contactos (sinapsis) con otras neuronas», señala Ceriani.

De acuerdo con De la Iglesia, sería muy difícil concebir que esto no ocurra en el reloj biológico de un ser humano, ya que ambas estructuras tienen gran homología anatómica y funcional. «El impacto es difícil de estimar en este momento, pero esperamos que experimentos futuros en el ratón puedan dilucidarlo», concluye.

Referencia bibliográfica:

Neitz, A. F., Carter, B. M., Ceriani, M. F., Ellisman, M. H., & de la Iglesia, H. O. (2024). Suprachiasmatic nucleus VIPergic fibers show a circadian rhythm of expansion and retraction. Current Biology. Doi: 10.1016/j.cub.2024.07.051