Describen la huella epigenética que el aprendizaje y la epilepsia dejan en las neuronas.

Un estudio internacional, liderado por investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, presenta un novedoso análisis de los cambios en la organización del material genético de las neuronas desencadenados por la activación neuronal, tanto en un contexto patológico (epilepsia) como fisiológico (aprendizaje y formación de recuerdos).

Los cambios iniciados por la activación neuronal son más complejos y actúan a más niveles de lo que se pensaba hasta ahora. Algunos de estos cambios son estables y pueden ser detectados incluso días después de la activación neuronal, como una forma de memoria genética de la activación pasada. El trabajo, llevado a cabo en roedores y publicado en la revista Nature Neuroscience, revela nuevos mecanismos moleculares que contribuyen a la plasticidad del cerebro adulto.

Estos hallazgos, llevados a cabo por un equipo internacional, liderado por el laboratorio de Ángel Barco en el Instituto de Neurociencias UMH CSIC, describen por primera vez los cambios que tienen lugar en el material genético de las neuronas excitadoras del hipocampo de ratones adultos cuando se activan.

La finalidad del estudio era conocer cómo la activación de una neurona cambia su propia respuesta futura. Según Barco, este proceso es una forma de memoria celular esencial para la formación de recuerdos. Para ello, han utilizado varias técnicas de neurogenómica que se aplican por primera vez en un cerebro intacto de ratón.

Los investigadores querían saber qué ocurre en una neurona que se activa cuando el sujeto se encuentra en un contexto novedoso. Según los investigadores, conocer este proceso es importante para la formación de la memoria, pero es muy difícil de abordar experimentalmente. Cuando la atención se centra en algo concreto, se activa un grupo muy pequeño de neuronas distribuidas de forma difusa en el cerebro y resulta difícil seleccionarlas y ver qué ocurre en su interior.

En el experimento, los investigadores han provocado una activación masiva de las neuronas del ratón, como ocurre en un proceso epiléptico, y han mirado los cambios que tienen lugar en la cromatina. La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular.

Con lo aprendido en la simulación de la epilepsia, los investigadores han confirmado los cambios que se dan en una situación más cotidiana, como la activación de grupos de neuronas que tiene lugar en el cerebro de un ratón cuando explora un lugar nuevo.

Estos cambios -denominados epigenéticos porque no afectan a la información contenida en el material genético sino a su expresión- pueden modificar de forma duradera o permanente la expresión y la capacidad de respuesta futura de los genes implicados en la función cognitiva, lo que representaría así un tipo de memoria genómica.

Esta huella epigenética que persiste en la cromatina podría representar un substrato apropiado para cambios duraderos de la conducta, que podría participar en el establecimiento de memorias que influye en la respuesta futura de las neuronas a los mismos estímulos que provocaron el cambio o a otros diferentes. Además, algunos de estos cambios duraderos podrían relacionarse con trastornos cerebrales como la epilepsia y la disfunción cognitiva.

Mayor información en: Jordi Fernandez-Albert, Michal Lipinski, María T. Lopez-Cascales, et al. «Immediate and deferred epigenomic signatures of in vivo neuronal activation in mouse hippocampus» Nature Neuroscience, Published: 09 September 2019.