El equipo de investigación del Laboratorio de Neurociencia Celular y Plasticidad de la Universidad Pablo de Olavide (UPO) ha descubierto un nuevo mecanismo por el que los astrocitos, células multifuncionales y esenciales para el funcionamiento y la salud del sistema nervioso central, afectan a la plasticidad sináptica durante el desarrollo. Este hallazgo, publicado en la revista Journal of Neuroscience, destaca la importancia de una molécula liberada por estas células clave del cerebro, la D-serina, en la inducción de un tipo de plasticidad denominada Spike Timing-Dependent Long-Term Depression (t-LTD).

Yuniesky Andrade-Talavera y Antonio Rodríguez-Moreno, investigadores de la UPO.

El laboratorio, liderado por el catedrático de Fisiología Antonio Rodríguez-Moreno, muestra que esta forma de plasticidad sináptica ocurre gracias a la activación de receptores de endocannabinoides y la liberación de D-serina por los astrocitos. Este proceso se limita a un periodo crítico del desarrollo postnatal, en las primeras semanas de vida, cuando el cerebro se encuentra en plena reorganización y refinamiento de las conexiones entre neuronas.

El papel de la D-serina

La plasticidad cerebral es la capacidad del cerebro para adaptarse y modificar sus conexiones en respuesta a la experiencia. Esto permite, por ejemplo, aprender nuevas habilidades, como tocar un instrumento, aprender un idioma o ciertos pasos de baile. En particular, la plasticidad sináptica se refiere a los cambios en la fuerza de las conexiones neuronales, que pueden ser tanto un aumento (potenciación de larga duración – LTP) como una disminución (depresión de larga duración – LTD). Ambos procesos tienen funciones importantes, como eliminar conexiones innecesarias y ajustar la eficiencia del funcionamiento de las redes neuronales, y pueden ser fundamentales para el aprendizaje y la formación de recuerdos.

En estudios previos, este grupo de investigación ya había mostrado que la D-serina era clave para la plasticidad en una región cerebral llamada hipocampo, crucial para el aprendizaje y la memoria. En el nuevo trabajo, se ha descubierto que este proceso también es necesario en la corteza somatosensorial de ratones jóvenes. Los investigadores han revelado que la D-serina, liberada por los astrocitos, es esencial para la t-LTD en esa región del cerebro, sugiriendo que este mecanismo podría estar presente en otras áreas durante el desarrollo.

Impacto en la investigación 

Este estudio no solo aporta nuevos conocimientos sobre cómo los astrocitos contribuyen a la plasticidad cerebral, sino que también tiene importantes implicaciones para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, donde la plasticidad sináptica se ve afectada. Además, estos hallazgos podrían abrir nuevas vías para la recuperación de funciones cerebrales en personas con trastornos del neurodesarrollo o lesiones cerebrales.

El avance también añade un nuevo enfoque en el debate científico sobre el papel de la D-serina. Aunque durante años se aceptaba que los astrocitos eran la fuente principal de esta molécula, estudios recientes sugieren que también puede ser liberada por las neuronas. Este trabajo refuerza la idea de que los astrocitos desempeñan un papel crucial en la plasticidad cerebral.

El estudio de la plasticidad sináptica y el papel de los astrocitos no solo tiene implicaciones científicas, sino que también podría influir en el diseño de políticas educativas basadas en el entendimiento de cómo el cerebro aprende y se adapta.

Referencia:

Yuniesky Andrade-Talavera, Joaquín Sánchez-Gómez, Heriberto Coatl-Cuaya and Antonio Rodríguez-Moreno. ‘Developmental spike timing-dependent long-term depression requires astrocyte D-serine at L2/3-L2/3 synapses of the mouse somatosensory cortex’. Journal of Neuroscience. 15 October 2024.