El grupo dirigido por la investigadora del Instituto de Neurociencias,  centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Guillermina López Bendito ha puesto de manifiesto un nuevo mecanismo mediante el cual los axones en desarrollo controlan su velocidad de crecimiento. El estudio, publicado en la revista Nature Neuroscience, también demuestra que este mecanismo depende del control del gen Robo1, que funciona como un freno para el crecimiento axonal.

Como explica Guillermina López Bendito: “Este descubrimiento supone un avance significativo a la hora de entender los mecanismos implicados en la formación de conexiones en el cerebro y nos ayudará a entender mejor las bases moleculares de las  enfermedades en las que la formación de dichas conexiones se ve afectada, como la epilepsia o la esquizofrenia, además de diseñar acciones futuras de reparación y/o regeneración del tejido neuronal”.

Una de las características más fascinantes del desarrollo del sistema nervioso es la creación de conexiones precisas entre regiones cerebrales específicas. Los axones que conectan el tálamo con la corteza cerebral, llamados talamocorticales, representan la mayor entrada de información sensorial y motora que llega a la corteza cerebral. Mediante esta proyección axonal, la información visual, somatosensorial y auditiva que recibe el tálamo es enviada de forma ordenada y precisa a regiones concretas de la corteza cerebral dedicadas a procesar cada tipo de información. Para alcanzar su destino en la corteza cerebral, los axones talamocorticales han de atravesar numerosas regiones del cerebro. En la actualidad, todavía se desconocen en su gran mayoría los mecanismos moleculares implicados en el establecimiento de esta proyección axonal.

El estudio que publica la prestigiosa revista Nature Neuroscience demuestra la existencia de actividad eléctrica espontánea en las neuronas del tálamo en desarrollo (foto adjunta 1). Esta actividad ocurre en forma de incrementos transitorios del calcio intracelular que aparentemente mantiene a las neuronas en estado inmaduro. En este estudio se demuestra que la actividad eléctrica de estas neuronas cambia durante la vida embrionaria, provocando el aumento de la expresión del gen Robo1 y, en consecuencia, una modificación de la tasa de crecimiento de los axones durante el desarrollo cerebral (foto adjunta 2). Cuando los axones se aproximan a su destino parece necesario que disminuyan su tasa de crecimiento. Metafóricamente, “los axones serían como coches que cuando van encarrilados en su ruta lo hacen por autopistas muy rápidas pero cuando se aproximan a su destino disminuyen considerablemente su velocidad”, apunta la investigadora López Bendito. El estudio demuestra que el freno de estos coches es el gen Robo1 que aparece por primera vez implicado en crecimiento axonal.

El equipo del Instituto de Neurociencias demostró, tras utilizar diferentes técnicas experimentales, que el gen Robo1 es regulado por factores de transcripción sensibles a la actividad eléctrica espontánea de las neuronas. Estos factores de transcripción regulan la expresión de Robo1 que, a su vez, controla la conectividad axonal durante el desarrollo del sistema nervioso.  “Los resultados obtenidos ponen de manifiesto por primera vez un mecanismo por el que las neuronas del cerebro en desarrollo controlan la velocidad de crecimiento de sus conexiones y, por tanto, abre claras perspectivas a procesos de regeneración axonal cuando la capacidad de crecimiento de axones dañados se ve afectada”, concluye la investigadora del Instituto de Neurociencias, centro ubicado en el campus de Sant Joan d’Alacant de la UMH.