El ratón es actualmente el modelo más utilizado en investigación para estudiar enfermedades como Parkinson, Huntington, trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), depresión o incluso esquizofrenia. En todas estas patologías, aparentemente tan distintas, es clave una región del cerebro denominada estriado. Una investigación, liderada por el investigador del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones (CSIC), Ramón Reig demuestra por primera vez que las distintas funciones observadas en el estriado dorsal de los ratones se deben en realidad a la existencia de dos circuitos diferentes hasta ahora no detectados.

Fuente: Instituto de Neurociencias.

La estructura del estriado, situada en la base del cerebro, es la puerta de entrada al circuito de los ganglios basales, un nodo de comunicaciones fundamental para muchos procesos conductuales y neurobiológicos como el control afectivo, la actividad motora y las funciones cognitivas. Hasta ahora, se creía que la región dorsal del estriado de los ratones no presentaba divisiones. Sin embargo, según explica el investigador Reig, “nuestro estudio muestra las propiedades de las principales neuronas del núcleo estriado, las neuronas espinosas medianas, en el cerebro del ratón, describe sus circuitos y establece las bases biológicas para diferenciar sus principales áreas funcionales, que serían homólogas a las dos divisiones del estriado en humanos, que son el núcleo caudado y el putamen, estrechamente relacionados con el control motor y la toma de decisiones, respectivamente”.

Este descubrimiento, publicado recientemente en eLife, proporciona una explicación biológica de cómo el núcleo estriado de los roedores, a pesar de tener una estructura anatómicamente homogénea y estar formado por neuronas del mismo tipo, puede ser el origen de conductas o síntomas muy diferentes en enfermedades como el Parkinson, Huntington, TDAH, depresión mayor, síndrome de Tourette o esquizofrenia. “El ratón es actualmente el modelo más utilizado en investigación, por lo que es crítico diferenciar los circuitos que componen el estriado del ratón. Y la división que hemos encontrado en el estriado de los ratones respalda el uso del ratón como modelo para estudiar las diferentes enfermedades relacionadas con esta estructura, como Huntington, TDAH o el síndrome de Tourette, entre otras”, ha resaltado Reig.

De hecho, los problemas en la función del estriado se relacionan con una gran variedad de enfermedades. El investigador del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC Ramón Reig señala que “unas tienen una sintomatología más directamente relacionada con el sistema motor como el Parkinson o el Huntington, otras más cognitivas y emocionales como la depresión o el TDAH. Esa diferencia en la sintomatología se ha relacionado con la región del estriado donde se focaliza el problema”.  En la enfermedad de Huntington se produce la muerte de las neuronas espinosas medianas del estriado, con la consiguiente aparición de los síntomas motores característicos de esta enfermedad. A través de estas neuronas, entra la información a los ganglios basales desde la corteza cerebral y el tálamo.  Por su parte, en el TDAH se ha descrito una hipofunción del circuito formado por la corteza prefrontal y el estriado, que está relacionado con funciones ejecutivas (autocontrol, memoria de trabajo, organización…). También, se ha observado un aumento de los niveles de dopamina en el estriado que, también, podría explicar la disminución del control conductual y atencional características de este trastorno.

La depresión mayor se relaciona con hipoactivación del estriado durante el proceso de recompensa. Curiosamente, en muchos casos la depresión también cursa con un enlentecimiento psicológico y motor. En el caso de la esquizofrenia hay una importante relación con la dopamina y el circuito que forma la corteza prefrontal con el estriado.

Este estudio, liderado por Reig y cuyos primeros autores son los investigadores Javier Alegre-Cortés y María Sáez, también, destaca por las técnicas empleadas. Es uno de los pocos trabajos que utiliza la actividad cerebral de onda lenta para comprender circuitos cerebrales y la primera vez que se hace mediante el análisis de la actividad intracelular con la técnica conocida como Noise-assisted Multivariate Empirical Mode Descomposition. De igual modo, han sido pioneros en mostrar registros dobles in vivo de neuronas mediante la técnica de patch-clamp en el núcleo estriado. “Todo esto, junto con otras técnicas de optogenética como el optopatcher y de análisis mediante machine learning hacen que el trabajo tenga un valor añadido y que pueda contribuir al desarrollo científico en otros campos de investigación”, concluye el investigador Reig.

Más información: Medium spiny neurons activity reveals the discrete segregation of mouse dorsal striatum – YouTube