Un nuevo estudio realizado por Children’s National Hospital, de Washington, publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (PNA), ha comprobado que los déficits de aprendizaje y locomoción que genera el nacimiento prematuro se debe a la interrupción de la función de un tipo específico de neuronas, las células de Purkinje, que desempeñan un papel fundamental.
Hasta ahora ha habido una escasez de técnicas disponibles para medir la actividad neuronal durante las tareas de aprendizaje locomotor que involucran el cerebelo. Para superar este desafío, el Children’s National Hospital utilizó un enfoque multidisciplinario, reuniendo a un equipo de neurocientíficos con neonatólogos que aprovecharon su experiencia conjunta para diseñar una forma novedosa y única de medir la actividad de las células de Purkinje en tiempo real en un modelo preclínico con relevancia para los humanos.
Los investigadores midieron la función del circuito neuronal emparejando la fotometría de fibra GCaMP6f, utilizada para medir la actividad neuronal en el cerebro de un sujeto en movimiento libre, con una Escalera Erasmus, en la que necesita se viajar del punto A al punto B en una escalera horizontal con peldaños sensibles al tacto que registran el tipo y la longitud de los pasos.
Al reproducir un tono alto justo antes de introducir el obstáculo, los investigadores pudieron medir la rapidez con la que los sujetos eran capaces de anticipar el obstáculo y ajustar sus pasos en consecuencia. Los sujetos con lesiones cerebrales neonatales y los modelos normales fueron sometidos a una serie de ensayos de aprendizaje mientras se monitorizaba simultáneamente la actividad cerebral.
De este modo, el equipo pudo cuantificar el aprendizaje locomotor dependiente del cerebelo y el comportamiento adaptativo, desvelando una comprensión funcional y mecanicista de la patología del comportamiento que no se había visto antes en este campo.
«Con esta tecnología, podemos comprender la respuesta de células específicas a estímulos externos –explica Vittorio Gallo, director de investigación y autor principal–. Nuestros hallazgos se centraron en la actividad de las células de Purkinje para este experimento. Pero extrapolando más, podemos usar esta tecnología en la clínica, aplicando estimulaciones o fármacos específicos de las células para comprender si cada uno tiene un efecto protector o dañino en el cerebro».
Descubrieron que, aunque las células de Purkinje de los sujetos lesionados respondían a las bocanadas de aire, que generalmente indican al sujeto que empiece a moverse en la Escalera Erasmus, la disfunción de estas células era específica del periodo de aprendizaje adaptativo. «La investigación hasta la fecha se ha centrado en el daño a la corteza cerebral como la causa de los déficits de aprendizaje», resalta Mark Batshaw, vicepresidente ejecutivo, médico en jefe, director académico y director del Children’s National Research Institute, quien no participó en la investigación.
«El laboratorio del doctor Gallo ha estado a la vanguardia en la comprensión de cómo el cerebelo, además de la corteza, contribuye de manera importante a alterar el desarrollo normal del cerebro en los bebés prematuros, lo que los coloca en mayor riesgo de discapacidades –destaca–. Estas contribuciones son fundamentales para comprender cómo podemos mejorar el cuidado de estos frágiles bebés en sus primeros años de vida y proteger su cerebro».