Investigadores del Instituto Cajal-CSIC, bajo la dirección de la doctora Marta Navarrete, han logrado un avance significativo en el estudio de las funciones cerebrales al desarrollar una técnica innovadora conocida como AstroLight. Esta metodología, basada en la optogenética, permite marcar y manipular astrocitos, células que desempeñan un papel crucial en el funcionamiento del cerebro.
El equipo de Navarrete ha revelado que los astrocitos no forman una población homogénea, sino que se organizan en subgrupos especializados que son fundamentales para procesos como el aprendizaje y la recompensa. Este hallazgo abre nuevas vías para investigar trastornos relacionados con el sistema de recompensa, tales como la adicción.
Nuevas perspectivas sobre los astrocitos
AstroLight ha permitido demostrar por primera vez que los astrocitos, conocidos por su forma estelar, se agrupan según las funciones específicas que desempeñan durante distintos procesos. “Los ensambles de astrocitos son grupos activos que juegan un papel clave en la regulación de la conducta”, explica Navarrete. Estos conjuntos colaboran con las neuronas en la codificación e integración de comportamientos complejos.
El estudio se centró en los astrocitos del Núcleo accumbens (NAc), una región cerebral esencial en el sistema de recompensa. Este núcleo es responsable de integrar información cognitiva y emocional para guiar comportamientos motivados por recompensas o aversiones.
Los astrocitos son las células gliales más prevalentes en el cerebro y participan activamente mediante comunicación bidireccional con las neuronas. En este contexto, cada astrocito puede establecer hasta dos millones de conexiones neuronales en el cerebro humano.
Un experimento revelador
En su investigación, los científicos entrenaron a ratones para asociar una señal luminosa con una recompensa: una solución dulce de sacarosa. Utilizando AstroLight, lograron marcar únicamente los astrocitos activos durante momentos específicos del aprendizaje para luego manipularlos y analizar su influencia en el proceso de recompensa.
Los resultados demostraron que solo un subconjunto de astrocitos del Núcleo accumbens se activa durante el aprendizaje. “Hemos observado que estos astrocitos se agrupan según su actividad, lo que revela su papel esencial en el aprendizaje y la recompensa”, señala Irene Serra, primera autora del estudio.
AstroLight combina tres vectores virales para identificar primero a los astrocitos activos—donde hay aumentos de calcio—y luego activar o desactivar proteínas y genes específicos. Esto permite realizar experimentos precisos sobre la función celular.
Implicaciones futuras
Gracias a esta técnica, los investigadores observaron cómo los astrocitos se reclutan progresivamente durante el aprendizaje, formando lo que han denominado “astroengramas”. Al manipular estos grupos celulares, se pudo afectar significativamente el comportamiento de los ratones y su motivación hacia las recompensas.
"Esto demuestra que ese subconjunto específico de astrocitos es crucial para aprender que una señal ambiental predice una recompensa", explican Cristina Martín Monteagudo y Javier Sánchez Romero, coautores del trabajo.
La investigación destaca cómo los astrocitos son elementos dinámicos esenciales para la función cerebral, aunque tradicionalmente han sido eclipsados por el enfoque en las neuronas. La técnica AstroLight representa un avance importante al permitir estudiar cómo estos grupos celulares operan juntos dentro del cerebro.
Conclusiones significativas
"Nuestra investigación muestra que AstroLight es una herramienta capaz de manipular astrocitos según su actividad, proporcionando evidencia del papel funcional de conjuntos específicos de estas células en la codificación de asociaciones señal-recompensa", concluye Irene Serra.
Este trabajo abre nuevas posibilidades para abordar trastornos relacionados con el sistema de recompensa y resalta la importancia crítica de los astrocitos en el funcionamiento cerebral general.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué técnica han desarrollado los investigadores del Instituto Cajal-CSIC?
Los investigadores han desarrollado una técnica basada en la optogenética, denominada AstroLight, que permite marcar y manipular astrocitos.
¿Cuál es el papel de los astrocitos en el cerebro?
Los astrocitos son células dinámicas que juegan un papel fundamental en la función cerebral, participando en la comunicación bidireccional con las neuronas y regulando la conducta.
¿En qué parte del cerebro se centró el estudio?
El estudio se centró en los astrocitos del Núcleo accumbens, una estructura cerebral vital en el sistema de recompensa.
¿Qué descubrimiento importante hicieron los investigadores sobre los astrocitos?
Descubrieron que los astrocitos forman subgrupos especializados que son esenciales para el aprendizaje y la recompensa, y que no toda la población de astrocitos se activa durante el proceso de aprendizaje.
¿Cómo afecta la manipulación de astrocitos al comportamiento de los ratones?
La manipulación de astrocitos afectó significativamente el comportamiento de los ratones, modulando su motivación hacia la recompensa.
¿Qué implicaciones tiene esta investigación para trastornos relacionados con el sistema de recompensa?
Esta investigación abre nuevas formas de abordar trastornos relacionados con el sistema de recompensa, como la adicción, subrayando la importancia de los astrocitos en el funcionamiento del cerebro.
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