Los neurocientíficos descubren programas genéticos complejos en la raíz de nuestros movimientos

Un equipo de la UNIGE ha descubierto los programas genéticos que permiten que las neuronas motoras se retraigan de la médula espinal. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas para combatir la neurodegeneración.

La corteza motora está formada por neuronas encargadas de la contracción muscular. Estas neuronas tienen prolongaciones celulares llamadas axones, que se proyectan desde la corteza hacia la médula espinal. Durante el desarrollo cerebral, algunas de estas neuronas retraen sus axones para proyectarse, no hacia la médula espinal, sino hacia el cerebro. ¿Cómo sucede esto?

Los neurocientíficos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) han descubierto que todo está vinculado a la programación genética. En efecto, nuestros genes definen qué partes de la corteza se dedican a las funciones motoras y cuáles no, dirigiendo las proyecciones neuronales. Este descubrimiento fundamental, publicado En el diario Naturalezaabre nuevas vías para contrarrestar los trastornos motores.

La corteza cerebral es la parte externa del cerebro, responsable de las funciones cognitivas superiores, como el pensamiento, la percepción, la toma de decisiones, el lenguaje y la memoria. También procesa la información sensorial y controla el movimiento.

Para ello, dedica una parte de su volumen al movimiento: la corteza motora. Es aquí donde las neuronas encargadas de la contracción muscular, las neuronas corticoespinales, se proyectan hacia la médula espinal. A pesar de la compartimentación de la corteza, las neuronas corticoespinales se encuentran fuera de la corteza motora. ¿A qué se debe esto?

Selección durante el desarrollo

Para responder a esta pregunta, los neurocientíficos se centraron en el ratón. «Las tecnologías disponibles actualmente no permiten abordar estas cuestiones en humanos. Las neuronas corticoespinales están muy conservadas en todas las especies y, por lo tanto, se pueden estudiar en roedores», afirma Denis Jabaudon, catedrático del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Medicina de la UNIGE e iniciador del estudio.

El equipo de investigación, que utilizó técnicas que permiten la transparencia del tejido cerebral y la tinción específica de los subtipos de neuronas, estudió por primera vez la evolución de las proyecciones corticoespinales durante el desarrollo cerebral. «Con ello, confirmamos una observación fascinante que se hizo hace varias décadas, pero que era poco conocida por los neurocientíficos», explica Jabaudon.

Al principio del desarrollo cerebral, las neuronas de la corteza se proyectan hacia la médula espinal. Las que formarán la futura corteza motora permanecen allí, mientras que las que formarán el resto de la corteza se van retrayendo. Al final, en un cerebro adulto, algunas neuronas corticoespinales pueden actuar hasta la médula espinal, y otras con un rango de acción más superficial, que permanecen en el propio cerebro.

Un programa genético dedicado

El equipo de Jabaudon comparó los genes expresados ​​por estos dos tipos de neuronas e identificó una familia de genes responsables de su capacidad de retracción. «Sin ellos, estas neuronas permanecerían ancladas en la médula espinal durante el desarrollo y nuestra corteza probablemente se vería privada de sus funciones cognitivas superiores», añade Jabaudon.

Para demostrar la importancia de este programa genético, los investigadores se centraron en tres genes y, utilizando técnicas de edición genética (CRISPR-Cas9), pudieron modular su expresión en neuronas con proyecciones hacia la médula espinal.

«Este ha sido un gran desafío técnico y representa una nueva manera de evaluar la influencia de un conjunto de genes en los mecanismos celulares», afirma Jabaudon. De esta manera, se ha conseguido forzar la retracción de neuronas desde la médula espinal hacia el cerebro.

Un descubrimiento esencial

«Es importante comprender cómo surgen las neuronas corticoespinales durante el desarrollo y cómo se proyectan hacia nuestro sistema nervioso central, ya que son esenciales para la motricidad fina. Sin embargo, son muy sensibles a las lesiones de la médula espinal o a las consecuencias de la esclerosis lateral amiotrófica, una enfermedad que provoca una parálisis progresiva de los músculos», afirma Jabaudon.

«En este estudio hemos conseguido que las neuronas se retraigan, pero todo apunta a que también se podría hacer lo contrario, lo que abre posibilidades fascinantes», añade. El equipo de investigación se plantea ahora la reprogramación de células neuronales en otros contextos, como las enfermedades neurodegenerativas.