El cerebro es mucho más que un amasijo de neuronas interconectadas, pero, aunque sea mucho más que eso, no deja de serlo en parte. Hay células de la glía, hay conexiones con el sistema endocrino y, en general, estímulos procedentes de todas partes del cuerpo, cuestiones que le añaden complejidad, pero que no nos simplifican mucho la inabordable tarea de desentrañar las incontables conexiones neuronales que lo atraviesan. Por eso, estudios como el que acaba de publicar Nature Neuroscience sobre las recién descubiertas “neuronas zombis”, son soplos de aire fresco, en especial al estudio del aprendizaje humano.

En el estudio, un grupo de investigadores de la Fundación Champalimaud, han estudiado la manera en que aprenden los ratones que dos estímulos están relacionados. En concreto han aplicado variantes sobre el clásico experimento de asociar un estímulo visual con un soplido en los ojos, de forma que los sujetos acaban cerrando los ojos antes de recibir el soplido, disparados por el sonido que han aprendido a “temer”. Hasta aquí se trata de una metodología bastante clásica, pero es entonces cuando aparece la sofisticación: edición genética y estimulación neuronal con luz.

El olvidado cerebelo

En realidad, para ser precisos, en la investigación no estudian el cerebro, sino el cerebelo, otra parte del encéfalo. Porque el cerebro no es la totalidad del sistema nervioso que encierra nuestro cráneo, eso es el encéfalo que se divide en tres partes, el cerebro en sí mismo con sus dos hemisferios y sus muchas y gruesas arrugas, el tronco del encéfalo que conecta el cerebro con la médula espinal y, entre uno y otro, se encuentra el cerebelo, dos lóbulos pequeños en nuestra nuca, tremendamente arrugados y que, aunque parezca mentira, contienen casi la mitad de las neuronas que hay en nuestro encéfalo.

Esta estructura aparentemente menor es la responsable de muchas funciones motoras que consideramos básicas. De hecho, para resumirlo mucho, podemos decir que es el responsable de que seamos capaces de mantener el equilibrio, así como de realizar movimientos fluidos y coordinados. De hecho, tiene una gran participación en el deporte, donde también nos ayuda a asociar estímulos a respuestas específicas, como puede ser una parada de un portero o una esquiva de un boxeador. Y, precisamente, eso es lo que han estudiado: cómo se relacionan los cambios en el cerebelo con el aprendizaje de estas asociaciones.

La importancia de las fibras trepadoras

Para estudiarlo, los investigadores han repetido el experimento clásico de las luces y los soplidos con ratones, pero en lugar de someterlos a un estímulo clásico, activaban selectivamente las neuronas trepadoras, unas células por las que suele llegar información de los estímulos hasta el cerebelo y que parecían implicadas en el aprendizaje. Para ello editaron genéticamente a los ratones, haciendo que expresen unas moléculas en la superficie de las células trepadoras que las hacen sensibles a la luz, de tal modo que pueden estimularlas con disparos cortos de radiación electromagnética.

Tras estimular repetidamente las células trepadoras antes de soplar en los ojos de los ratones, los animales aprendieron a parpadear solo ante el estímulo de las células trepadoras. Es más, cuando se utilizaban estas técnicas de optogenética para silenciar las células trepadoras los ratones no eran capaces de aprender nada. Estos dos resultados confirman que las células trepadoras tienen un papel importante y necesario en el aprendizaje motor del cerebelo. Esto ya es un avance, pero esperaba una última vuelta de tuerca: las neuronas zombis.

Zombis en tu cabeza

Curiosamente, los ratones editados genéticamente para estas técnicas de optogenética podían aprender a asociar la actividad de las fibras trepadoras con el soplido, pero no podían relacionar un estímulo visual clásico con el soplido. Dicho de otro modo: el experimento clásico en el que se basaba este no funcionaba con los ratones. Las fibras trepadoras eran capaces de funcionar si las estimulábamos directamente, pero parecía que no respondían a estímulos convencionales. Estaban como muertas en vida y, por eso, han sido llamadas zombis.

Su superficie está llena de una proteína conocida como Canalrodopsina-2 (ChR2), pero su relación con esta peculiaridad no está clara. En palabras de la doctora Megan Carey: "estos resultados sirven como la evidencia más convincente hasta la fecha de que las señales de las fibras trepadoras son esenciales para el aprendizaje asociativo cerebeloso. Nuestros próximos pasos implican comprender por qué la expresión de ChR2 lleva a la 'zombificación' de las neuronas y determinar si nuestros hallazgos se extienden a otras formas de aprendizaje cerebeloso"

Habrá que seguir investigando, pero el descubrimiento de estas extrañas células nerviosas abre puertas a investigaciones totalmente originales que podrían arrojar luz sobre el funcionamiento de nuestro cerebro y, más en concreto, del aprendizaje.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque solemos hablar del cerebro para referirnos al encéfalo en su conjunto, no es la forma más adecuada de nombrarlo. El encéfalo es el conjunto de estructuras del sistema nervioso central encerradas en nuestro cráneo, el cerebro es solo una de sus partes.

REFERENCIAS (MLA):

• “Neural instructive signals for associative cerebellar learning” Nature Neuroscience 10.1038/s41593-024-01594-7