El Instituto de Neurociencias UMH-CSIC de Elche ha identificado un mecanismo que ayuda a coordinar cuándo y dónde se establecen determinadas conexiones entre las neuronas durante el desarrollo cerebral. El hallazgo apunta a una proteína, denominada GluN3A, que funciona como una especie de «freno» para impedir que algunos componentes de estas conexiones maduren antes de tiempo.
El trabajo, liderado por la investigadora Isabel Pérez Otaño, se ha publicado en The Journal of Neuroscience. Sus resultados permiten avanzar en el conocimiento de cómo se organizan los circuitos neuronales durante las primeras etapas de la vida.
Durante el desarrollo cerebral, las neuronas generan una enorme cantidad de conexiones. Sin embargo, no basta con que unas células contacten con otras. Estas conexiones deben aparecer en el momento adecuado y ocupar posiciones concretas dentro de las neuronas que las reciben para que el circuito funcione correctamente.
Los investigadores han comprobado que GluN3A desempeña un papel fundamental en este proceso. Cuando esta proteína está ausente, las dendritas de determinadas neuronas de la corteza cerebral se ramifican antes de lo previsto. Al mismo tiempo, los axones procedentes del hemisferio contrario modifican su distribución.
«GluN3A actúa como un freno durante una etapa concreta del desarrollo, evitando que determinadas conexiones sinápticas maduren antes de tiempo o en exceso», explica Pérez Otaño, responsable del laboratorio de Desarrollo, refinamiento y consolidación de circuitos neuronales del Instituto de Neurociencias.
El equipo ha trabajado con modelos de ratón que permiten observar la evolución de las neuronas y sus conexiones durante las primeras etapas de la vida. Mediante reconstrucciones tridimensionales de células individuales, los científicos analizaron por separado las neuronas que envían las conexiones y aquellas que las reciben.
Los experimentos muestran que el efecto de GluN3A se produce principalmente en las neuronas receptoras. Además, cuando falta esta proteína, los axones consiguen atravesar el cuerpo calloso y alcanzar el hemisferio opuesto, pero después se distribuyen por territorios diferentes dentro de la corteza cerebral.
«Cuando falta esta proteína clave, las dendritas adquieren una mayor complejidad antes de tiempo, pero eso no significa que las conexiones se formen mejor», señala Bárbara Corral Sánchez, coprimera autora del estudio junto a Ana Isabel Navarro y Oliver Crawley.
La investigadora recalca que el desarrollo de una conexión neuronal no depende únicamente del crecimiento de las células. Sus diferentes componentes también deben evolucionar de forma coordinada.
El análisis de la actividad genética también ha detectado diferencias en genes relacionados con el desarrollo de las dendritas y el crecimiento de los axones, entre ellos CRMP4 y KCNA1. Los resultados apuntan a que la ausencia de GluN3A altera programas celulares que intervienen en la maduración de distintas partes del circuito neuronal.
Esta información podría ayudar a comprender mejor por qué determinadas mutaciones genéticas en GluN3A aparecen asociadas a enfermedades neuropsiquiátricas en las que está afectada la conectividad neuronal. Los investigadores precisan, no obstante, que el trabajo se ha realizado en ratones y durante etapas tempranas del desarrollo.
«Es fundamental entender cómo se construyen los circuitos neuronales desde el principio, porque conocer cómo se organizan y maduran nos permite comprender mejor cómo funciona el cerebro y qué puede ocurrir cuando estos procesos se alteran», concluye Pérez Otaño.
