Milestone podría conducir a nuevos tratamientos para la enfermedad de Parkinson y Huntington

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Un estudio de UCLA con ratones revela nuevos conocimientos sobre el cableado de un circuito importante en el cerebro que es atacado por la enfermedad de Parkinson y Huntington. Los hallazgos podrían refinar la comprensión de los científicos sobre cómo se manifiestan estos trastornos en el cerebro humano e identificar nuevos objetivos terapéuticos.

Publicado hoy en Naturaleza, la investigación es parte de un paquete especial de 17 artículos escritos por un consorcio de neurocientíficos de todo el país. El trabajo se llevó a cabo bajo los auspicios de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa BRAIN (BICCN) como parte de un gran esfuerzo para compilar un atlas completo de células cerebrales.

El ambicioso proyecto tiene como objetivo desentrañar los misterios de la corteza motora primaria, una parte del cerebro de los mamíferos que controla el movimiento.

Con fondos del Instituto Nacional de Salud Mental y la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud, el equipo de UCLA estudió meticulosamente cómo está conectado el cerebro del ratón. Su investigación analizó 600 vías y catalogó la conectividad de las células nerviosas para crear un patrón eléctrico de circuitos cerebrales críticos.

«Como cualquier explorador que viaja profundamente en un territorio inexplorado, creamos mapas para guiar a los futuros visitantes», dijo el Dr. Hong-Wei Dong, autor principal del estudio y profesor de neurobiología en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA. «Mi laboratorio ha mapeado los circuitos en el cerebro del ratón para permitir que otros científicos realicen experimentos más precisos en modelos de ratones de enfermedades como el Parkinson o la enfermedad de Huntington».

Dong y sus colegas etiquetaron una pequeña cantidad de neuronas individuales con un tinte verde, lo que permitió al equipo monitorear sus conexiones con otras neuronas a través de proyecciones en forma de brazos llamadas axones y dendritas. Estas conexiones, llamadas circuitos, procesan y comunican distintos tipos de información sensorial en el cerebro.

Específicamente, los investigadores observaron el anillo cortico-ganglio basal-tálamo, un circuito neuronal crucial que conecta las regiones del cerebro que regulan el movimiento, las emociones y los procesos cognitivos complejos como el aprendizaje y la memoria. El ciclo se ve afectado por trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Huntington y una serie de otros trastornos neurológicos y psiquiátricos.

«Hemos identificado circuitos más pequeños dentro del ciclo de los ganglios cortico-basales-talámicos que procesan información para funciones específicas», dijo Nicholas Foster, primer autor del estudio y científico del proyecto en el laboratorio de Dong. «Algunos de estos subcircuitos permiten que el cerebro controle el movimiento de los brazos, las piernas y la boca. Otros circuitos procesan las entradas emocionales o procesos cognitivos complejos, como el aprendizaje de las consecuencias de las acciones».

Foster dijo que la investigación proporciona a los científicos una línea de base de cómo se ve el cableado cerebral normal y señala los circuitos más pequeños que podrían salir mal a medida que avanzan las enfermedades neurológicas.

«Estos subcircuitos podrían revelar nuevos objetivos de tratamiento y servir como puntos de referencia fisiológicos para medir la efectividad de nuevos tratamientos farmacológicos en experimentos preclínicos», dijo Foster.

Cuando los investigadores detectan axones y dendritas acortados en las neuronas de un circuito particular en un ratón con una determinada enfermedad, por ejemplo, pueden observar dónde está teniendo efecto la enfermedad. Y si los científicos administran un tratamiento a ratones y ven que los axones y las dendritas se desarrollan normalmente en esa área, pueden asumir que el tratamiento es efectivo.

«Nuestros hallazgos iluminan caminos más claros para futuros estudios, ilustrando cómo las diferentes estructuras cerebrales se interconectan y se comunican entre sí», dijo Dong, quien también dirige UCLA Brain Research & Artificial Intelligence Nexus. «Estos hallazgos permitirán a los científicos comprender mejor cómo la disfunción en una pequeña región del cerebro puede socavar la función de su circuito neuronal más grande».

La investigación futura de Dong y Foster explorará el núcleo subtalámico, un objetivo importante para la estimulación cerebral profunda para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, y cómo se relaciona con el ciclo ganglio-tálamo cortico-basal.

Dong también es el autor principal del artículo de anatomía articular BICCN y autor correspondiente de su artículo insignia. Antes de unirse a UCLA, los autores completaron parte del estudio de seis años mientras estaban en la Escuela de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California.

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