Neuronal primary cilia are not required for hippocampal circuit function or behavior in adult mice
Mediante estudios genéticos y conductuales en ratones adultos, este artículo demuestra que la eliminación de los cilios primarios de las neuronas hipocampales no impide la excitabilidad neuronal, la plasticidad sináptica ni los comportamientos dependientes del hipocampo, desafiando la visión predominante de que estas estructuras son centros de señalización esenciales en los circuitos cerebrales maduros.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo
Dentro de casi todas las células del cuerpo humano, y en los cerebros de los ratones, existe una diminuta proyección similar a un pelo llamada cilio primario. Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que estas estructuras eran restos inútiles de la evolución, como el apéndice en el intestino. Sin embargo, descubrimientos recientes han revelado que, durante la formación temprana de un cerebro, estos cilios actúan como centros de mando críticos. Reciben señales químicas que le dicen a las células en crecimiento hacia dónde ir y en qué convertirse. Cuando estas estructuras no se forman correctamente en un cerebro en desarrollo, el resultado puede ser grave, provocando malformaciones y discapacidades intelectuales. Esto ha llevado a muchos investigadores a creer que estas diminutas antenas deben continuar desempeñando un papel vital en el cerebro maduro, actuando como centros esenciales que mantienen a las neuronas adultas comunicándose y comportándose correctamente.
La pregunta que permanecía sin respuesta era si estas estructuras siguen siendo necesarias una vez que el cerebro ha crecido completamente. ¿Dependen las neuronas adultas de sus cilios primarios para emitir señales eléctricas, aprender cosas nuevas o recordar el pasado? Para averiguarlo, un equipo de investigadores del St. Jude Children's Research Hospital decidió eliminar estas estructuras de los cerebros de ratones adultos y observar qué sucedía. Se centraron en el hipocampo, una región con forma de caballito de mar situada en lo profundo del cerebro, que es famosa por su papel en la formación de la memoria y la navegación espacial. Mediante el uso de herramientas genéticas precisas, pudieron eliminar los genes necesarios para construir cilios primarios, pero solo en las neuronas maduras de ratones adultos, dejando el resto del cuerpo y el cerebro en desarrollo intactos.
Los investigadores utilizaron dos métodos diferentes para asegurar que sus resultados fueran sólidos. Primero, criaron ratones con un interruptor genético que desactivaba la capacidad de producir cilios en regiones cerebrales específicas a medida que los animales maduraban. Esto les permitió estudiar ratones que habían vivido toda su vida sin estas estructuras en sus neuronas del hipocampo. Segundo, para descartar la posibilidad de que el cerebro simplemente se hubiera adaptado con el tiempo para compensar las partes faltantes, utilizaron un láser de alta potencia para eliminar quirúrgicamente los cilios de neuronas individuales en ratones adultos apenas unos minutos antes de las pruebas. También utilizaron un virus para eliminar los cilios en otro grupo de ratones adultos. En cada caso, el objetivo era el mismo: ver si el cerebro dejaba de funcionar sin estas diminutas antenas.
Lo que encontraron fue sorprendente. A pesar de la ausencia completa de cilios primarios en las neuronas maduras, el cerebro continuó funcionando exactamente como debía. La actividad eléctrica de las neuronas se mantuvo normal. Las células emitieron sus señales con la misma fuerza y sincronización que las células sanas. Cuando los investigadores probaron cómo se comunicaban estas neuronas entre sí, las conexiones eran igual de fuertes, y la capacidad de fortalecer esas conexiones con el tiempo —un proceso esencial para el aprendizaje— no se vio afectada en absoluto. Las neuronas no se confundieron, ni se volvieron lentas o hiperactivas. Se comportaron como si los cilios nunca hubieran estado allí.
Los investigadores pasaron entonces del microscopio al mundo real para ver si los ratones aún podían aprender y recordar. Colocaron a los ratones en una serie de pruebas diseñadas para medir la memoria y el comportamiento. En una prueba, los ratones aprendieron a asociar un sonido específico o una habitación específica con una descarga leve e inofensiva. En otra, tenían que recordar la ubicación de una plataforma oculta en una piscina de agua. También evaluaron la ansiedad, la interacción social y las habilidades motoras de los ratones. En cada caso, los rat la sin cilios rindieron tan bien como los ratones con cilios. Aprendieron las tareas rápidamente, las recordaron días después y no mostraron signos de ansiedad o retraimiento social. Su capacidad para navegar e interactuar con el mundo era indistinguible de la de un ratón normal.
Estos resultados desafían una suposición largamente mantenida en la neurociencia. Si bien está claro que los cilios primarios son indispensables para construir un cerebro, este estudio sugiere que no son necesarios para mantenerlo funcionando una vez que ha terminado. Los hallazgos indican que en el hipocampo adulto, estas estructuras no son los principales centros de señalización que muchos científicos creían que eran. El cerebro parece tener otras formas de gestionar la compleja química del aprendizaje y la memoria que no dependen de estas diminutas proyecciones. Esto no significa que los cilios sean inútiles en el cerebro adulto; pueden desempeñar un papel durante periodos de estrés, enfermedad o envejecimiento. Sin embargo, bajo condiciones normales y saludables, el cerebro adulto puede funcionar perfectamente bien sin ellos, lo que sugiere que las reglas sobre cómo funciona un cerebro cambian significamente de la infancia a la edad adulta.
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