Científicos uruguayos probaron que, de día, las neuronas tienen menos conexiones que de noche, contra la teoría que impera

El número de estas sinapsis de una misma neurona cambia de forma rítmica entre el día y la noche. La teoría que impera actualmente indica que cuanto más activa es la neurona, más sinapsis forma o más refuerza las que ya existen. En cambio, los investigadores uruguayos contaron el número de sinapsis en las neuronas motoras de moscas cuando estaban activas durante el día y cuando estaban en reposo de noche y llegaron a resultados que contradicen la teoría que hasta el momento impera. Comprobaron que hubo más sinapsis de noche que de día, al revés de lo esperado. Los investigadores probaron esto a través de varios métodos distintos y todos llegaron al mismo resultado. El número de sinapsis durante la noche puede duplicar la cantidad de sinapsis que ocurren durante el día en la mayoría de los casos.

En teoría.

“La sinapsis es la forma que tienen las neuronas de comunicarse para que nosotros podamos hablar, respirar y caminar, por eso es relevante estudiarlas, es una forma de estudiar la neurona”, señaló Cantera.

“Es tan básico y está detrás de tantas cosas como aprender, reflexionar y observar que es muy importante estudiarlas”, dijo a Búsqueda el bioquímico Flavio Pazos, investigador del IIBCE.

Para andar en bicicleta se utilizan determinadas neuronas en el cerebro y otras que envían mensajes a los músculos mediante las sinapsis para que se contraigan. Son otras las combinaciones de neuronas utilizadas para tocar el violín, aprender, memorizar y recordar.

Existe la creencia de que al usar las neuronas para enviar estos mensajes se utilizan más sinapsis y que al no usarlas pierden funcionalidad o se transforman en menos eficientes, incluso se achican y desaparecen. Hay muchas investigaciones que coinciden con esta teoría pero desde hace algunos años están comenzando a aparecer algunos estudios que sugieren que esta teoría es incorrecta. Por primera vez este grupo de investigadores uruguayos pudo probarlo en sus estudios en moscas realizados en el IIBCE.

“También hay ejemplos de experimentos muy bien hechos por colegas que contaron más sinapsis cuando el animal estaba menos activo en neuronas de ratones (en Italia y Suecia), en ratas (Israel) y en peces (Francia). Nosotros ahora lo demostramos en moscas”, resumió Cantera. El estudio de los uruguayos es otro trabajo más que se suma a los que demostraron poner en duda la teoría original. Es el primer estudio “demostrado en neuronas motoras”, destacó el investigador.

Moscas.

En el IIBCE las moscas fueron sometidas a 12 horas de luz y 12 de oscuridad. Se les sacó fotos de alta resolución, una de día y otra de noche para observar en diferentes técnicas, con microscopía electrónica y focal.

Santiago Ruiz, licenciado en Ciencias Biológicas e investigador del Departamento de Biología del Neurodesarrollo en el IIBCE, explicó a Búsqueda que el trabajo se realizó en moscas porque es un organismo muy utilizado en ciencia ya que su genoma es conocido, es accesible mantenerlas en el laboratorio, tiene un ciclo de vida corto y se puede obtener moscas fluorescentes para observar distintos aspectos de su biología. Además porque comparten con otras especies, incluidos los seres humanos, el funcionamiento neuronal básico.

“Les sacamos una foto y se ven como las ramas de un árbol, ahí contamos y pudimos ver las sinapsis en un momento dado del día”, dijo el investigador. Ruiz y Ferreiro contaron 21.550 sinapsis en total en el estudio más ambicioso realizado hasta el momento ya que otros como los franceses o los israelíes tan solo contaron unos pocos miles. Contaron entre 100 y 200 sinapsis por neurona de cada individuo, una muestra de las cerca de 5.000 que existen en cada uno.

Se dedicaron a analizar las sinapsis en neuronas motoras, es decir, las que envían órdenes a los músculos y permiten el movimiento. Estudiaron las sinapsis que forman las neuronas sobre el músculo porque es sencillo de observar ya que en el cerebro las sinapsis que ocurren entre neuronas forman una red más compleja, como “una jungla de neuronas más desordenada”, en cambio en la conexión neurona-músculo está todo más espaciado y es fácil identificar las sinapsis, explicó Cantera.

“Nosotros sabemos que estas neuronas están muy activas de día y no de noche, deberían tener más sinapsis de día pero encontramos lo contrario… ¿ahora cómo lo explicamos?”, cuestionó el científico.

Las sinapsis como cualquier objeto, cuando se usan se gastan. La célula se desgasta y daña por el uso. Las vesículas son pequeñas boyas que acumulan los neurotrasmisores como dopamina y adrenalina que se liberan en las sinapsis para enviar los mensajes, explicó Pazos. Cuando se liberan estas sustancias la vesícula deja de existir y se la debe reponer. Estas vesículas al igual que las mitocondrias, las membranas y las moléculas con el tiempo de utilizadas se van dañando y gastando. Por eso son degradadas, digeridas y reemplazadas por nuevas.

“Es seguro que el uso impone un desgaste y eventualmente la desaparición. Proponemos que en el caso de las neuronas, la actividad sináptica intensa consume las sinapsis, por eso los números bajan de día, y aumentan de noche cuando se regeneran. La pérdida diurna se compensaría con la producción nocturna”, comentó Cantera.

Día y noche.

El equipo comenzó a trabajar en el tema hace cuatro años y ahora prepara más experimentos para poder comprobarlo. Ya han realizado algunos estudios de luz oscuridad que apuntan a explicar la importancia de las variaciones entre el día y la noche conocido como el ciclo circadiano. Cuando sometieron a las moscas a una oscuridad constante durante las 24 horas la relación con las sinapsis se altera, por lo tanto la luz incide en este mecanismo.

“Todos los organismos que viven sobre la tierra viven bajo el ciclo circadiano de 24 horas. Ese ciclo de iluminación y temperatura le imponen al organismo un ritmo, internamente tienen un reloj que se pone en hora con esta información. Baja la temperatura y la luz de noche y se incrementa de día, así el organismo adecua su reloj interno a lo externo para funcionar”, explicó Ruiz que trabaja desde 2004 en el laboratorio del IIBCE en donde cursa su doctorado Pedeciba justamente en plasticidad circadiana en las terminales motoras de estas moscas.

Los investigadores planean impedir que las moscas reposen durante la noche al moverlas mecánicamente e impedirles el sueño. Según el planteo de los científicos la mosca debería seguir gastando sinapsis sin poder generar nuevas, explicó Ruiz. Probarán también mantener las moscas en reposo durante el día para analizar qué ocurre.

“¿Qué pasa si gastas tus sinapsis durante el día pero no descansas de noche? Si no tienes chance de reponerlas y no descansas, ¿qué consecuencia tendrá para la vida?”, cuestionó Cantera.