Ritmo de las ondas cerebrales

CientA�ficos del Centro de RegulaciA?n GenA?mica (CRG) y del Instituto de Investigaciones BiomA�dicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) identifican por primera vez las alteraciones a nivel del circuito neuronal que afectan a la fisiologA�a de la corteza cerebral y que podrA�an ser las causantes de lo dA�ficits cognitivos en el sA�ndrome de Down .El trabajo, dirigtido por la dra. Mara Dierssen del Centro de RegulaciA?n GenA?nica y que se publica en el A?ltimo nA?mero de a�?Journal of Neurosciencea�?, explica cA?mo un gen vinculado con el sA�ndrome de Down se asocia a cambios en los ritmos cerebrales en la corteza cerebral, la regiA?n responsable de nuestra capacidad de razonamiento, del lenguaje y del comportamiento social.

Es sabido que la actividad cerebral se rige por un equilibrio minucioso entre excitaciA?n e inhibiciA?n neuronal. AsA�, la activaciA?n neuronal se produce por mecanismos de excitaciA?n que estA?n estrechamente regulados a travA�s de procesos inhibitorios. Para ciertas funciones, la red neuronal necesita estar sincronizada y ello produce oscilaciones de alta frecuencia que permiten el correcto procesamiento de la informaciA?n y la ejecuciA?n de comportamientos. Esta sincronizaciA?n depende del equilibrio entre la excitaciA?n y la inhibiciA?n que se ha visto afectado en un gran nA?mero de trastornos que cursan con disfunciA?n cognitiva.

«En el pasado ya habA�amos detectado cambios en la arquitectura celular de las neuronas de la corteza cerebral en modelos animales de sA�ndrome de Down. Observamos que la estructura de las neuronas era distinta. Ahora hemos ido un paso mA?s adelante y hemos estudiado la fisiologA�a, es decir, la funciA?n de esta corteza cerebral y hemos podido comprobar que esas alteraciones celulares y pequeA�os cambios en la conectividad inhibitoria se traducen en un dA�ficit de la activaciA?n de esta regiA?n y en su ritmo y sincronizaciA?n de la actividad neuronal,» explica la Dra. Mara Dierssen, jefe del grupo de NeurobiologA�a Celular y de Sistemas y co-investigadora principal de este estudio. «Uno de los grandes problemas de la discapacidad intelectual es que no comprendemos cA?mo las alteraciones que detectamos a nivel celular desembocan en cambios a nivel de los circuitos cerebrales y alteraciones de la funciA?n cognitiva. El trabajo que acabamos de publicar explica algunas de estas alteraciones celulares y ofrece por primera vez un estudio in vivo de la fisiologA�a de la corteza cerebral, estructura clave en las funciones ejecutivas como la concentraciA?n, el aprendizaje o la resoluciA?n de problemas,» aA�ade.

Los investigadores se han centrado en uno de los genes relacionados con el sA�ndrome de Down. Mediante experimentos con modelos animales que sobreexpresan el gen candidato, las cientA�ficas demostraron que el exceso de este gen provoca cambios muy sutiles en el equilibrio excitaciA?n/inhibiciA?n y A�stos llevan a una reducciA?n notable de la actividad y sincronizaciA?n de las neuronas excitadoras en la corteza prefrontal. Es decir, que cuando este gen se encuentra sobreexpresado, reduce el nivel de descarga de las neuronas y altera el ritmo en las ondas de alta frecuencia de la corteza cerebral. Es mA?s, observaron que el problema radica en unas neuronas que se encargan de controlar la inhibiciA?n. En resumen, si hay menos actividad y existe una desequilibrio en las frecuencias de las ondas cerebrales en sA�ndrome de Down es debido a cambios en la conectividad de las neuronas que deben controlarlas.

El estudio ha combinado experimentos de electrofisiologA�a e histologA�a con un modelo computacional que emula el circuito neuronal de la corteza cerebral de forma virtual. «Hemos identificado alteraciones anatA?micas y funcionales, y a travA�s de un modelo computacional hemos demostrado cA?mo dichos dA�ficits pueden explicar las observaciones experimentales» comenta la Dra. SA?nchez Vives, jefe del equipo de Neurociencia de Sistemas y co-investigadora principal del estudio. «Gracias al modelo computacional hemos podido comprender todo el engranaje y realizar predicciones sobre el funcionamiento de la corteza cerebral en esta patologA�a y sobre la evaluaciA?n del impacto en la funciA?n cognitiva de las alteraciones detectadas» concluye.