¿Hacer que el cerebro se parezca más al de un niño podría restaurar la audición?
No puedes enseñarle nuevos trucos a un perro viejo, ¿verdad? Los libros de texto nos dicen que la primera infancia ofrece una pequeña ventana de oportunidad durante la cual las experiencias sensoriales dan forma a la forma en que los circuitos neuronales están conectados para procesar sonidos y otras entradas. La falta de estimulación adecuada durante este «período crítico» puede tener efectos perjudiciales permanentes en el desarrollo del cerebro.
Pero una nueva investigación muestra que se puede inducir al sistema auditivo en el cerebro de ratones adultos para que regrese a un estado inmaduro similar al de los primeros bebés, mejorando la capacidad de los animales para aprender nuevos sonidos. Los hallazgos, publicados el jueves en la revista Science, sugieren posibles nuevas formas de restaurar la función cerebral en humanos con trastornos neurológicos y mejorar la capacidad de los adultos para aprender idiomas e instrumentos musicales.
En los ratones, ocurre un período crítico durante el cual las neuronas en la parte de la superficie externa arrugada del cerebro (la corteza) son hipersensibles al procesamiento del sonido. Este estado de plasticidad les permitió fortalecer ciertas conexiones en los circuitos cerebrales, afinando sus respuestas auditivas y mejorando su capacidad para distinguir entre diferentes tonos. En los seres humanos, un período crítico similar puede marcar el inicio de la adquisición del lenguaje. Pero la plasticidad mejorada declina rápidamente y persiste durante toda la vida, lo que dificulta cada vez más el aprendizaje.
En 2011, Jay Blundon, neurobiólogo del desarrollo en el St. Jude Children’s Research Hospital, y sus colegas informaron que los períodos críticos en los circuitos que conectan la corteza auditiva con el tálamo ocurren casi simultáneamente. (El tálamo transmite información de los órganos sensoriales a las áreas corticales apropiadas). Estas ventanas de desarrollo parecen estar controladas por una molécula llamada adenosina, cuyos niveles aumentan después de que finaliza el período crítico. Esto inhibe la comunicación entre las células en las dos regiones.
En el último estudio, los investigadores querían determinar si detener la señalización de adenosina restauraría la plasticidad en la corteza auditiva. En una serie de experimentos, utilizaron microelectrodos para medir las respuestas de las neuronas en la corteza auditiva de ratones adultos sanos a tonos puros. Las respuestas se compararon con las de animales manipulados genéticamente para que carecieran de los receptores de superficie celular para que se una la adenosina. El análisis reveló que las células en la corteza auditiva de los ratones que carecían de receptores de adenosina respondieron a un rango más amplio de frecuencias que los ratones de tipo salvaje.
Para investigar más a fondo, Blundon y sus colegas inhibieron la señalización de adenosina de varias otras formas. Diseñaron su propia cepa de ratones cuyos receptores de adenosina podrían eliminarse de las células del tálamo cuando los ratones maduraran. El tálamo envía fibras a las regiones corticales que procesan el sonido. Esta ingeniería genética amplifica las frecuencias a las que las células de la corteza auditiva responden a los sonidos, mejorando la percepción de los sonidos por parte de los ratones y mejorando su capacidad para distinguir tonos similares. El bloqueo de la señalización de adenosina con fármacos tuvo el mismo efecto en ratones sanos. «este [signaling] Este mecanismo, si se bloquea, es suficiente para extender la plasticidad crítica hasta la edad adulta avanzada», dijo el neurobiólogo del desarrollo Stanislav Zakharenko, autor principal del estudio, y agregó que los hallazgos pueden ayudar a mejorar la eficiencia del aprendizaje de idiomas en adultos». Aprender un idioma es muy fácil para niños de dos y tres años, pero los programas de aprendizaje de idiomas no son muy efectivos para los adultos, quienes aún pueden aprender otras habilidades de manera efectiva», dijo. «Pero si tomo clases de idiomas mientras suprimo la producción de adenosina o la señalización en el tálamo, recogería la información más rápido, la retendría más tiempo y probablemente perdería mi acento. «
Los investigadores también creen que sus hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos para enfermedades como el accidente cerebrovascular, el tinnitus o el zumbido en los oídos. Los fármacos que bloquean la señalización de adenosina, sugieren, podrían evitar el daño por accidente cerebrovascular en la corteza auditiva al restaurar la plasticidad y «reentrenar» las áreas circundantes sanas para que respondan a los sonidos que normalmente procesan las áreas dañadas.
Sin embargo, no todo el mundo está convencido de los resultados. «La gama de técnicas desplegadas en este trabajo es muy impresionante», dice Jennifer Linden, neurocientífica del Instituto del Oído del University College London, que no participó en el estudio. «[But] Soy escéptico ante la conclusión de que la interrupción de la señalización de adenosina en el tálamo restaura la plasticidad en la corteza auditiva y mejora la percepción auditiva. Interferir con la señalización de adenosina podría alterar la excitabilidad de las neuronas talámicas, dijo, lo que dejaría poco claro si la plasticidad observada y los cambios auditivos se deben exclusivamente a la supresión de la señalización de adenosina y no a otra vía celular interna en los cambios de actividad del tálamo.
Linden agregó que investigar esta pregunta es importante porque alterar la excitabilidad de las neuronas talámicas podría afectar la percepción auditiva. «Décadas de investigación han relacionado el aumento de la excitabilidad de las estructuras cerebrales auditivas con la percepción de sonidos fantasma en el tinnitus», dijo. «Si la interrupción de la señalización de adenosina mejora la plasticidad cortical pero también causa problemas de audición como tinnitus, entonces no es un medio eficaz para mejorar la percepción auditiva en humanos».
Pero Brendon y sus colegas defendieron su caso. El aumento de adenosina reduce la liberación de la molécula de señalización glutamato en el tálamo, lo que reduce la actividad de las neuronas en la corteza auditiva, dijo. «La reducción en la señalización de adenosina fue suficiente para restaurar la plasticidad cortical en adultos, mientras que la activación de los receptores de adenosina en adolescentes fue suficiente para prevenirla», explicó Blundon. «No estamos afirmando que otros procesos que podrían modificar la excitabilidad talámica no tengan un papel en la plasticidad cortical auditiva adulta o la presencia o ausencia de cambios en la percepción auditiva, aunque somos conscientes de que no se ha descrito tal proceso y hemos descartado algunas posibilidades en en nuestra publicación anterior.»
