Ultimas campanadas del reloj biológico

29.09.2014
Investigadorxs del Conicet y el Instituto Leloir determinaron que las conexiones entre neuronas, que se creían estables, cambian durante el día. El hallazgo abre nuevos caminos para el estudio de los “ritmos circadianos” que rigen muchos comportamientos humanos.

Un equipo de investigadorxs argentinxs realizó un sorprendente descubrimiento, que suscita repercusión internacional: al estudiar los fundamentos del “reloj biológico” que regula distintas actividades del organismo, encontraron que las conexiones –“sinapsis”– entre neuronas, que siempre se habían creído estables en el tiempo, llegan a cambiar varias veces a lo largo del día. El hallazgo podría reformular las ideas admitidas sobre la estructura y funcionamiento del cerebro, además de abrir nuevos caminos para el estudio de los “ritmos circadianos” a los que obedecen, desde el adolescente que no logra prestar atención en la primera hora de clase hasta la mujer que empieza su trabajo de parto a medianoche, pasando por el hombre que, al caer la tarde, sufre un infarto. El equipo, dirigido por María Fernanda Ceriani –investigadora del Conicet, titular del Laboratorio de Genética del Comportamiento del Instituto Leloir–, fue integrado también por Axel Gorostiza, Ana Depetris-Chauvin, Lía Frenkel y Nicolás Pírez. Los resultados se consignaron en un artículo que publicó la revista Current Biology. Su discreto título, “Las neuronas circadianas marcapaso cambian sus contactos sinápticos a lo largo del día”, causó conmoción: “Me escribieron investigadorxs de otros países, periodistas extranjerxs, con un interés que me tiene sorprendida –contó Ceriani–: bueno, es un descubrimiento realmente llamativo, ojalá podamos un día entenderlo en profundidad”.

El descubrimiento, tal como lo sintetiza el trabajo publicado, es que en las neuronas encargadas de regular los ritmos circadianos (comportamientos que se reiteran aproximadamente cada 24 horas) “el grado de plasticidad estructural diaria excede lo que se había descripto”, ya que “la cantidad de zonas activas cambia a lo largo del día, dando lugar a la atractiva hipótesis de que, entre la noche y la mañana, se forman nuevas sinapsis, mientras que otras son desmanteladas”. A través de esas conexiones fugaces, estas neuronas “se contactan con diferentes partenaires, con otras diferentes neuronas a lo largo del día. Estos resultados nos llevan a proponer que la red circadiana organiza los cambios fisiológicos y de conducta entre el día y la noche por medio de cambios en los recorridos por donde circula la información”.

El hallazgo se efectuó en pruebas de laboratorio con moscas de la especie drosofila melanogaster, que se utiliza habitualmente para estos experimentos: “Lo que tiene que ver con el reloj biológico está altamente conservado en todas las especies: casi todo lo que sabemos de su funcionamiento en mamíferos y humanos deriva de lo que aprendimos de cómo funciona en las moscas”, comentó Ceriani, quien en 2011 recibió el premio L’Oreal-Unesco a la mujer en la ciencia.

Esta extraña capacidad de las neuronas para conectarse y desconectarse de un día para el otro parece afectar la concepción general que se tenía del sistema nervioso. “Por ahora sólo lo hemos estudiado en el contexto de las neuronas circadianas o ‘relojeras’. Lo seguro es que esto tiene que ser importante para el sistema nervioso, porque tiene un costo energético muy grande: armar y desarmar sinapsis implica un gasto muy grande de energía, de modo que debe aportarle al sistema alguna propiedad por la que valga la pena invertir tanto. Todavía no lo sabemos. Lo cierto es que, por lo menos en este tipo de células, las circadianas, el cerebro adulto es mucho más plástico y flexible de lo que suponíamos”, señaló la investigadora.

¿Con qué otras neuronas se conectan y desconectan las relojeras y para qué? “Como resultado de este primer relevamiento, encontramos que se conectan con neuronas de distintas estructuras, en distintos lugares del cerebro: algunas conexiones son más preponderantes de día, otras de noche. Por ejemplo, en las moscas, como en lxs humanxs, se puede definir una ‘memoria de trabajo’, de corto plazo, que en la drosophila es más eficaz a principios de la noche; también se sabe que su respuesta apetitiva, su respuesta olfatoria, su interés por aparearse, cambian a lo largo del día. Entonces, la siguiente ronda de preguntas es determinar para qué sirve, qué funciones controla cada uno de estos grupos de neuronas que son ‘puestas en hora’ por las neuronas relojeras.”

Picos

En lxs humanxs, las neuronas relojeras conforman una estructura cerebral llamada núcleo supraquiasmático, que recibe desde la retina información sobre el día y la noche. “Al contar con luz artificial, nuestro día tiene una longitud mucho mayor de lo que el ambiente indica. En todo caso, las funciones fisiológicas tienen su máximo y su mínimo en distintos momentos. La producción de hormonas varía a lo largo del día: el pico de producción de cortisol coincide con el despertar, y la acción de esta hormona hace que el organismo adquiera su máximo estado de alerta una o dos horas después de levantarse; es un buen momento para aprender. El pico de producción de testosterona se da un poco después, a la mañana. La fuerza muscular, en cambio, es más alta a la tarde.”

Ya en el primero de los momentos, “el trabajo de parto es más probable que comience después de la medianoche y hasta las seis de la mañana”. Y, también, “se sabe que el alcohol produce más efecto a mediodía que a la noche: es porque la enzima que regula el metabolismo del etanol está regulada circadianamente, de modo que sus niveles aumentan al atardecer. Por eso un vaso de vino al mediodía ‘pega’ más que a la noche”. Y siempre conviene recordar que “los trabajos en turnos rotativos o en contraturno, durante la noche, ponen en jaque el reloj biológico y pueden generar desórdenes metabólicos”, destacó la investigadora (Fuente: Página 12).

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