Restableciendo la función neuronal

Durante mucho tiempo, se pensaba que el cerebro adulto de los mamíferos estaba completamente programado y una vez que los circuitos se habían establecido y asignado sus funciones, pocos cambios eran posible. Esta idea ya no es sostenible. El cerebro tiene una capacidad inherente durante toda la vida para cambiar y adaptarse: las neuronas y los circuitos neuronales pueden alterar sus "descripciones de trabajo" y su relación en respuesta a las demandas. Los mecanismos subyacentes a este proceso son complejos, tienen diferentes cursos de tiempo (de milisegundos a meses), y aún son desconocidos. Estos incluyen cambios en la fuerza sináptica, cortes y crecimiento de las conexiones neuronales, e incluso la introducción de nuevas neuronas dentro de ciertos circuitos existentes. El cerebro puede desarrollar atributos y habilidades más allá de los presentes al nacer. Esta maleabilidad, denominada "plasticidad", permite que el sistema nervioso responda a las presiones del medio ambiente, a los cambios fisiológicos y experiencias - buenas y malas - con variaciones en la función que pueden persistir durante mucho tiempo después de haber desaparecido los hechos que indujeron la expresión de la docilidad neuronal.

La plasticidad cerebral es por lo general de adaptación y de beneficio, permitiendo procesos útiles como la adquisición de un nuevo idioma o aprender a tocar el piano. Estudios de imagen estructural y funcional han demostrado que las nuevas habilidades están asociadas con la reorganización del cerebro, por ejemplo, se han observado cambios en la representación cortical de la mano en el pianista o el aumento de volumen del hipocampo en personas que se han convertido en conductores de taxis en Londres. La plasticidad también participa en la recuperación del movimiento o del habla que se produce después de un golpe o lesión, con áreas sanas del cerebro que asumen nuevas responsabilidades para compensar y superar los déficit neurológicos. La plasticidad también puede ser beneficiosa en la adquisición de nuevos conocimientos y la recuperación de la función después de la lesión, lo que lleva a la mejora del repertorio cerebral y su función. Estos cambios, sin embargo, también pueden albergar peligros potenciales. El nuevo patrón de activación neuronal en sí mismo dar lugar a la reorganización y nuevos comportamientos que no se adaptan correctamente y que no sólo carecen de una ventaja obvia de protección o reparación, sino que también pueden empeorar las cosas. Ejemplos de este "lado oscuro" de la neuroplasticidad se producen en el individuo amputado que tiene fuertes dolores fantasmas en ausencia de un estímulo doloroso en curso y en los millones de pacientes con percepciones actuales, molestias auditivas a falta de sonidos externos, como es característico en el tinnitus, trastornos que finalmente incapacitan y son difíciles de tratar.

Navzer D. Engineer y colegas (Nature 2011; 470:101-104) recientemente presentaron un ejemplo de cómo volver a calibrar la actividad y restablecer las neuronas disfuncionales en un circuito neurológico alterado en el que la plasticidad ha ido mal. La corteza auditiva primaria se organiza tonotópicamente; los tonos individuales de las frecuencias bajas y altas estaban representados por grupos de neuronas distribuidas en una banda continua a lo largo de la corteza. La exposición a altos niveles de ruido causa grandes cambios plásticos en la corteza auditiva, que puede resultar en la interrupción del mapa tonotópico, exageración de las respuestas, desenfoque de las neuronas (respuestas no selectivas a una amplia gama de estímulos), y el aumento de comportamiento oscilatorio cortical. Estas anormalidades fisiológicas supuestamente subyacen a modo de zumbidos en los seres humanos.

Al generar tonos auditivos a la par con la estimulación del nervio vago (ENV) en los animales normales, los investigadores descubrieron que podían cambiar los campos receptivos de las neuronas auditivas para responder a nuevos tonos. Este resultado sugiere que "resintonizar" las neuronas auditivas con la ENV puede ser utilizada para revertir las distorsiones del mapa y trastornar las actividades neuronales observadas en un modelo de rata para el tinnitus inducidas por la exposición al ruido. De hecho, los investigadores demostraron que la respuesta anómala de las neuronas en los animales expuestos al ruido cesaron sus respuestas desadaptativas y se reprogramaron para responder a una variedad de nuevos tonos cuando éstos se aplicaban junto con estimulación del nervio vago. El ajuste de la respuesta fisiológica estuvo acompañado por un cambio del comportamiento auditivo anormal en las ratas. La forma en que la vinculación simultánea de la estimulación del nervio vago con los nuevos tonos cambió el enfoque de las neuronas y restableció el comportamiento alterado no se pudo comprender o dilucidar, ya que no se investigó en detalle por los autores. Sin embargo, el debilitamiento o interrupción de las anormales asociaciones existentes ("depotenciación"), impulsó la adopción de una nueva y más apropiada asociación fisiológica.

Entender los mecanismos moleculares y fisiológicos que regulan la neuroplasticidad y el desarrollo de herramientas que puedan modular estos fenómenos podría dar lugar a ideas y conocimientos de los procesos relacionados con la memoria y el aprendizaje. Estas ideas pueden aumentar el potencial de mejorar la recuperación de la función y revertir la función maladaptativa en una serie de trastornos. Las drogas e intervenciones podrían afectar el punto de ajuste anormal en una variedad de trastornos neurológicos y psiquiátricos en los que está implicada la plasticidad maladaptativa (tabla 1), lo que resulta en el tratamiento de la enfermedad en lugar de sólo los síntomas. Técnicas como la estimulación magnética transcraneal repetitiva y la estimulación cerebral profunda se han utilizado en decenas de miles de personas y son capaces de inducir cambios plásticos en el cerebro. El estudio de Navzer D. Engineer y colaboradores muestra que la estimulación del nervio vago - que se ha utilizado en el tratamiento de más de 50.000 pacientes con epilepsia - es un complemento potencialmente importante para frenar el mal comportamiento de las neuronas y combatir los trastornos de la plasticidad cerebral.