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Estudio del psicoanálisis y psicología

Caracterización y modulación de la plasticidad del cerebro humano: DOS MECANISMOS COMPLEMENTARIOS EN EL CONTROL DE LA PLASTICIDAD



Caracterización y modulación de la plasticidad del cerebro humano

ALVARO PASCUAL-LEONE Y JOSÉ M.ª TORMOS MUÑOZ

DOS MECANISMOS COMPLEMENTARIOS EN EL CONTROL DE LA PLASTICIDAD

Hemos visto que los cambios en redes neurales dinámicas pueden conducir a cambios plásticos más estables, que incluyen la plasticidad sináptica, así como la arborización dendrítica y la remodelación de la red. Estos cambios pueden ser conceptualizados como el resultado de un equilibrio entre dos mecanismos complementarios - uno promoviendo y el otro limitando la plasticidad (Figura 4). Ambos mecanismos son críticos para asegurar que se forman las sinapsis necesarias y se eliminen aquellas que resultan innecesarias con el fin de optimizar los sistemas funcionales necesarios para la cognición y el comportamiento.

Aunque los mecanismos moleculares que contribuyen a la plasticidad son numerosos y complejos, los mecanismos promotores de la plasticidad parecen ser críticamente dependientes de la neurotrofina BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro) (27), mientras que los genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) clase I parecen estar implicados en los mecanismos limitantes de plasticidad (28, 29).

A nivel sináptico, los mecanismos de potenciación a largo plazo (LTP) y depresión a largo plazo (LTD) implican una serie de procesos de inducción y de consolidación que dependen de varios cambios estructurales y que pueden ser modificados, facilitados o suprimidos, por distintas influencias moduladoras (30). La LTP se inicia por la entrada de calcio a través de receptores de glutamato en la densidad postsináptica. Las quinasas y proteinquinasas activadas por calcio desmontan el citoesqueleto, compuesto de filamentos de actina entrecruzados con espectrina y otras proteínas, que normalmente mantienen la forma de las espinas dendríticas. De este modo, las espinas se vuelven más redondeadas y cortas, ampliando de forma efectiva la superficie de la densidad postsináptica, que puede aceptar un mayor número de receptores de glutamato y proporcionar un mejor acceso a las proteínas que mejoran el flujo de corriente a través de los receptores. En paralelo, la señalización desde los receptores de adhesión, en particular las integrinas, y los receptores de moduladores, en particular BDNF, inducen la polimerización rápida de actina y la formación de un nuevo citoesqueleto. Esta polimerización de filamentos de actina consolida la nueva morfología de la espina dendrítica y de este modo la LTP. A pesar de la complejidad de este proceso, y las numerosas moléculas implicadas, el BDNF parece ser el potenciador más potente de la plasticidad descubierto hasta el momento, jugando un papel fundamental en la consolidación de LTP en múltiples regiones cerebrales. Se ha demostrado que el BDNF facilita la LTP en la corteza visual (31) y el hipocampo (32). En las sinapsis CA1, una estimulación tetánica débil, lo que en sí mismo sólo induciría a corto plazo la potenciación de baja magnitud, lleva a una LTP intensa si se combina con BDNF (33). Durante el entrenamiento motor, los niveles de BDNF están elevados en la corteza motora (34) y en seres humanos que tienen un polimorfismo de un solo nucleótido en el gen (val66met) de BDNF se observa una reducción de la plasticidad dependiente de la experiencia en la corteza motora tras una tarea motora ejecutada voluntariamente (19).

Por otra parte, la adenosina (35) y ligandos de las integrinas (36) bloquean la LTP al interrumpir la polimerización de la actina y la consolidación de la LTP. En esta misma línea argumental, en un cribado de genes implicados en el desarrollo normal y la remodelación de la conectividad neuronal dependiente de la actividad reveló una región de ADN, más conocido por su papel en la regulación del sistema inmunitario, llamado complejo principal de histocompatibilidad clase I (MHC clase I) (37). Estudios más recientes sugieren que los genes MHC de clase I son parte integrante de una vía limitante de cambios plásticos ligados a la experiencia (38). Estos moduladores negativos de la plasticidad sináptica son muy necesarios. El establecimiento y fortalecimiento de nuevas sinapsis es una parte importante de la plasticidad del desarrollo, pero esto tiene que ir acompañado de fenómenos regresivos, incluyendo el debilitamiento y eliminación de conexiones sinápticas inapropiadas a partir de la experiencia. Sin estos fenómenos regresivos, las sinapsis superfluas pueden persistir y podrían afectar el desarrollo neurológico normal.

Por lo tanto, distintos moduladores, incluyendo BDNF, por un lado y la adenosina o los genes MHC de clase I, por otro, tienen funciones complementarias que conducen al desarrollo y la modulación rápida de los circuitos funcionales a lo largo de todo el cerebro. Estos sistemas dinámicos encierran un riesgo potencial implícito, de modo que la alteración de estas vías y de su equilibrio relativo podría conducir a estados patológicos graves. Por otro lado, la existencia de vías opuestas ofrecen la oportunidad de diseñar intervenciones y, de este modo, guiar los fenómenos de plasticidad en beneficio de cada persona.

plasticidad del cerebro humano, figura 4

FIGURA 4. Mapa conceptual del modelo de plasticidad expresado como el equilibrio entre los mecanismos promotores y limitantes de plasticidad, dependientes de diferentes neuromoduladores.

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