Un estudio en «Science» revela un importante papel en el control cognitivo y emocional, y ayudan a explicar las conexiones observadas entre daños o anomalías en el cerebelo y diversas formas de disfunciones mentales y sociales
Las funciones ocultas del cerebelo, que se describen hoy en nuevo estudio publicado en «Science», demuestran que éste puede regular la sociabilidad y el comportamiento basado en la recompensa mediante el control de la liberación de dopamina. Los resultados revelan un importante papel, inadvertido previamente, en el control cognitivo y emocional, y ayudan a explicar las conexiones observadas entre daños o anomalías en el cerebelo y diversas formas de disfunciones mentales y sociales. «Este trabajo abre nuevas perspectivas, no solo para interpretar la función del cerebelo, sino también para comprender el cerebro y descubrir nuevas terapias potenciales para las enfermedades cerebrales que afectan a la sociedad moderna», escribe Egidio D’Angelo, de la Universidad de Pavía (Italia), en un artículo que acompaña al estudio.
Conocido generalmente por su función principal en la coordinación y regulación de los movimientos musculares, las investigaciones recientes han sugerido que el cerebelo también participa en diversas funciones no motoras, incluido el procesamiento cognitivo y emocional. También se le ha relacionado con trastornos mentales, como el trastorno del espectro autista (TEA) y la esquizofrenia, y los daños en esta región cerebral causan diferentes formas de comportamiento social anómalo.
A pesar de estas observaciones, todavía se desconoce el papel que desempeña el cerebelo en estas condiciones. Los investigadores del MIT, la Universidad de California en Berkeley, el Instituto Médico Howard Hughes y la Escuela de Medicina de Harvard / Boston Children’s Hospital (EE.UU.) exploraron la posibilidad de la existencia de un vínculo entre el cerebelo y el procesamiento de la recompensa en cerebros de ratones, y descubrieron una vía directa entre el cerebelo y el área tegmental ventral (ATV), una pequeña región del cerebro responsable de transportar dopamina a la corteza prefrontal, el centro de recompensa del cerebro.
Luz a nuevos patrones
Según el estudio, la vía cerebelo-AVT es lo suficientemente poderosa como para permitir que las proyecciones del cerebelo regulen los comportamientos mediante el control de la liberación de dopamina. Los resultados arrojan luz sobre un mecanismo que permite al cerebelo contribuir a comportamientos sociales no motrices y motivados por la recompensa.
Estos resultados han sido posibles gracias al desarrollo de una nueva forma de obtener imágenes del cerebro con una resolución y velocidad sin precedentes. Usando este enfoque, pueden localizar neuronas individuales, trazar conexiones entre ellas y visualizar orgánulos dentro de las neuronas, sobre grandes volúmenes de tejido cerebral.
Esta técnica permite a los investigadores mapear circuitos a gran escala dentro del cerebro y, al mismo tiempo, ofrecer una perspectiva única de las funciones de las neuronas individuales. Las imágenes de muestras de tejido expandido generan enormes cantidades de datos, hasta decenas de terabytes por muestra, por lo que los investigadores también tuvieron que idear técnicas de procesamiento de imágenes computacionales altamente paralelizadas que podrían desglosar los datos en trozos más pequeños, analizarlos y volver a coserlos juntos en un todo coherente.
Patrones de Mielinización
Los investigadores también estudiaron patrones de mielinización de axones en diferentes neuronas. La mielina es una sustancia grasa que aísla los axones y cuya interrupción es un sello de la esclerosis múltiple. Así, pudieron calcular el grosor del recubrimiento de mielina en diferentes segmentos de axones y midieron las brechas entre los tramos de mielina, que son importantes porque ayudan a conducir las señales eléctricas. Previamente, este tipo de rastreo de mielina habría requerido de meses a años para que lo hicieran los anotadores humanos.
Los científicos demostraron que esta técnica también podría usarse para analizar el tejido cerebral de otros organismos; de hecho, lo han empleado para visualizar al completo el cerebro de la mosca de la fruta, que es del tamaño de una semilla de amapola y contiene alrededor de 100.000 neuronas.
En el futuro, creen que esta técnica podría usarse para rastrear los circuitos que controlan la formación de la memoria y el recuerdo, para estudiar cómo la entrada sensorial conduce a un comportamiento específico, o para analizar cómo las emociones se acoplan a la toma de decisiones. El sistema también podría tener aplicaciones más allá de la neurociencia, como estudiar cómo el VIH elude el sistema inmunológico, y la tecnología también podría adaptarse para estudiar cómo las células cancerosas interactúan con las células circundantes, incluidas las células inmunitarias.