La ciencia nos dice que suceden muchas cosas buenas en nuestro cerebro mientras dormimos: el aprendizaje y los recuerdos se consolidan y se eliminan los desechos, entre otras cosas. Una nueva investigación muestra por primera vez que las células inmunes importantes llamadas microglia, que juegan un papel importante en la reorganización de las conexiones entre las células nerviosas, la lucha contra las infecciones y la reparación del daño, también están principalmente activas mientras dormimos.
Los hallazgos, que se realizaron en ratones y aparecen en la revista Nature Neuroscience, tienen implicaciones para la plasticidad cerebral, enfermedades como los trastornos del espectro autista, la esquizofrenia y la demencia, que surgen cuando las redes del cerebro no se mantienen adecuadamente y la capacidad del cerebro. Para luchar contra la infección y reparar el daño después de un derrame cerebral u otra lesión traumática.
“Se ha asumido en gran medida que el movimiento dinámico de los procesos microgliales no es sensible al estado conductual del animal”, dijo Ania Majewska, Ph.D., profesora del Instituto Del Monte del Centro Médico de la Universidad de Rochester (URMC) Neurociencia y autor principal del estudio. “Esta investigación muestra que las señales en nuestro cerebro que modulan el estado de sueño y vigilia también actúan como un interruptor que apaga y enciende el sistema inmunológico”.
Las microglias sirven como los primeros respondedores del cerebro, patrullando el cerebro y la médula espinal y actuando para eliminar infecciones o engullir escombros del tejido celular muerto. Es solo recientemente que Majewska y otros han demostrado que estas células también juegan un papel importante en la plasticidad, el proceso continuo por el cual las complejas redes y conexiones entre las neuronas se conectan y reconectan durante el desarrollo y para apoyar el aprendizaje, la memoria, la cognición y el motor.
En estudios anteriores, el laboratorio de Majewska ha demostrado cómo las microglias interactúan con las sinapsis, la coyuntura donde los axones de una neurona se conectan y se comunican con sus vecinos. La microglia ayuda a mantener la salud y la función de las sinapsis y podar las conexiones entre las células nerviosas cuando ya no son necesarias para la función cerebral.
El estudio actual señala el papel de la noradrenalina, un neurotransmisor que señala la excitación y el estrés en el sistema nervioso central. Este químico está presente en niveles bajos en el cerebro mientras dormimos, pero cuando la producción aumenta, despierta nuestras células nerviosas, lo que nos hace despertar y estar alertas.
El estudio mostró que la noradrenalina también actúa sobre un receptor específico, el receptor adrenérgico beta2, que se expresa a niveles altos en la microglia. Cuando esta sustancia química está presente en el cerebro, la microglia se desliza en una especie de hibernación.
El estudio, que empleó una tecnología de imagen avanzada que permite a los investigadores observar la actividad en el cerebro vivo, mostró que cuando los ratones estaban expuestos a altos niveles de noradrenalina, la microglia se volvió inactiva y no pudo responder a las lesiones locales y se retiró de su papel. En el cableado de redes cerebrales.
“Este trabajo sugiere que la remodelación mejorada de los circuitos neuronales y la reparación de las lesiones durante el sueño puede estar mediada en parte por la capacidad de la microglia para interactuar dinámicamente con el cerebro”, dijo Rianne Stowell, Ph.D. un asociado postdoctoral en URMC y primer autor del artículo. “En conjunto, esta investigación también muestra que las microglias son exquisitamente sensibles a las señales que modulan la función cerebral y que la dinámica y las funciones microgliales están moduladas por el estado conductual del animal”.
La investigación refuerza la importante relación entre el sueño y la salud del cerebro y podría ayudar a explicar la relación establecida entre los trastornos del sueño y la aparición de afecciones neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.
Mayor información: Rianne D. Stowell, Grayson O. Sipe, Ryan P. Dawes, Hanna N. Batchelor, et al. «Noradrenergic signaling in the wakeful state inhibits microglial surveillance and synaptic plasticity in the mouse visual cortex» Nature Neuroscience, Published: 21 October 2019.