Un equipo internacional de científicos ha logrado un avance sorprendente: han diseñado una proteína capaz de detectar las señales químicas que reciben las neuronas, no solo las que envían. Esto es importante porque, hasta ahora, gran parte de la comunicación cerebral permanecía oculta para la ciencia.

Estas señales entrantes se producen cuando las neuronas liberan un neurotransmisor llamado glutamato, una sustancia clave para funciones como la memoria, el aprendizaje y las emociones. El problema es que estas señales son extremadamente débiles y rápidas, lo que hacía casi imposible observarlas en tiempo real. Hasta ahora.

La innovación, desarrollada por investigadores del Allen Institute y del Janelia Research Campus del Howard Hughes Medical Institute, ambos en EE UU, permite por primera vez «escuchar» estas señales de entrada con gran precisión. El trabajo se ha publicado en la revista Nature Methods y promete transformar la forma en que se mide y analiza la actividad neuronal.

 Para comprender la importancia de este descubrimiento es útil comprender cómo funciona el cerebro: miles de millones de neuronas se «hablan» entre sí enviando pulsos de electricidad por sus axones -las prolongaciones de las neuronas- en forma de ramificación. Cuando las señales eléctricas llegan al final de los axones, no pueden saltar el espacio hacia la siguiente célula cerebral, conocida como sinapsis. En cambio, desencadenan la liberación de mensajeros químicos llamados neurotransmisores (el glutamato es el más común y crítico para la memoria, el aprendizaje y la emoción) que es lo que hace posible la comunicación entre las neuronas, la sinapsis.

Leer más: Una nueva esperanza: tres inyecciones de nanopartículas que logran revertir el alzhéimer

R. Romar

Es como una fila de fichas de dominó que caen, pero mucho más complejo: cada neurona recibe señales de miles de otras neuronas, y los patrones y combinaciones específicos de la activación de esas neuronas de entrada son los que hacen que la siguiente neurona (receptora) se active. Con este nuevo descubrimiento, los científicos pueden identificar los patrones y combinaciones cruciales de la actividad neuronal de entrada que provocan la activación de las siguientes neuronas. Hasta ahora, detectar estas señales entrantes en tejido cerebral vivo era casi imposible. Las tecnologías anteriores eran demasiado lentas o no lo suficientemente sensibles como para captar la acción a nivel de una sola sinapsis. Ahora, los investigadores pueden escuchar la conversación completa en lugar de fragmentos.

«Es como leer un libro con todas las palabras desordenadas y no entender el orden ni cómo están organizadas», explica Kaspar Podgorski, autor principal del estudio y científico sénior del Instituto Allen. «Creo que lo que estamos haciendo es sumar las conexiones entre esas neuronas y, al hacerlo, ahora entendemos el orden de las palabras en las páginas y su significado».

Para descifrar el código del cerebro han creado un sensor denominado iGluSnFR4, que actúa como un indicador molecular de glutamato con una sensibilidad sin precedentes.

El hallazgo tiene importantes consecuencias biomédicas. Las alteraciones en la señalización del glutamato están relacionadas con enfermedades como el alzhéimer, la esquizofrenia, el autismo o la epilepsia. Poder medir con precisión cómo reciben información las neuronas ayudará a identificar los mecanismos que fallan en estos trastornos y a localizar sus causas profundas.

Además, el nuevo sensor ofrece una ventaja clave para el desarrollo de fármacos. Las compañías farmacéuticas podrán evaluar cómo los tratamientos experimentales afectan a la actividad sináptica real, lo que podría acelerar la búsqueda de terapias más eficaces y específicas.

Leer más: Un implante en el cerebro permite a un tetrapléjico controlar un brazo robótico y un teléfono con la mente

R. Romar

Antes de este avance, los científicos podían estudiar por separado la estructura de las conexiones neuronales y la actividad de algunas neuronas concretas, pero resultaba muy difícil combinar ambas informaciones. «No sabíamos bien qué neurona le estaba diciendo qué cosa a cuál», señala Podgorski. «Ahora podemos medir qué información llega a una neurona desde distintas fuentes, una pieza fundamental que faltaba en la investigación en neurociencia», añade.

Con esta herramienta ya disponible para la comunidad científica a través de Addgene, el repositorio internacional sin ánimo de lucro que distribuye material genético para investigación, los investigadores disponen de un recurso clave para observar cómo las neuronas reciben y procesan información. Un paso decisivo que acerca a la ciencia a desvelar algunos de los mayores misterios del cerebro humano.

---

---

---