Comprensión más profunda del eje intestino-encéfalo
La microbiota intestinal, o más comúnmente conocida como microflora, es un ecosistema complejo de microorganismos, principalmente bacterias, que pueblan el intestino en simbiosis con nuestro cuerpo. Para tener una comprensión más profunda de la conexión entre el encéfalo y el microbioma, Paola Tognini, investigadora principal del proyecto GaMePLAY, estudió cómo la microbiota modula el desarrollo y la plasticidad del encéfalo. En la Escuela Normal Superior(se abrirá en una nueva ventana) de Pisa, empleó el método establecido para evaluar el desarrollo de la corteza visual en ratones. La plasticidad neural o encefálica es la capacidad de nuestro encéfalo de modificar sus circuitos como respuesta a estímulos externos o la experiencia. Tognini se centró en la plasticidad encefálica adulta. La capacidad de ser «modificable» es especialmente elevada en los encéfalos jóvenes y disminuye con la edad. Tal y como explica Tognini: «Nuestro encéfalo contiene algunas áreas que solo presentan plasticidad en ventanas temporales específicas del desarrollo posnatal. Cuando finaliza esta época especial de la juventud, los circuitos se vuelven estables y dejan de ser capaces de mutar». El proyecto GaMePLAY, que recibió apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, se planteó si las señales procedentes de la microbiota intestinal podrían favorecer la reactivación de la plasticidad encefálica de ratones adultos. «Para lograr este objetivo, aproveché el sistema visual como modelo, porque los animales adultos normalmente no exhiben plasticidad. Además, observé que cambios específicos en la composición de la microbiota intestinal podían fomentar realmente la plasticidad del área visual del encéfalo de los ratones adultos. Los encéfalos de estos animales se comportaron como el encéfalo de un ratón joven y cambiaron como respuesta a estímulos específicos», añade Tognini.
El papel de las jaulas acondicionadas en la microbiota de los ratones
GaMePLAY determinó que la composición de la microbiota intestinal cambiaba con la edad de los animales y también según el tipo de entorno en el que se cría el ratón. «Los ratones que vivían en entornos capaces de fomentar la plasticidad encefálica (a los que llamaría: "proplasticidad"), poseían distintos microorganismos en comparación con los que vivían en un entorno que no era estimulador», explica Tognini. Se analizaron los mismos animales en distintas edades: antes del destete, como jóvenes destetados y en la edad adulta. Curiosamente, las mayores diferencias en la composición bacteriana se hallaron en la edad adulta. «Creo que esto se debe al hecho de que los ratones adultos pueden experimentar plenamente y mejor la variedad de estímulos que se les presentan en las jaulas», razona Tognini. Para evaluar la plasticidad del encéfalo, la investigadora registró las respuestas neuronales en la corteza visual, que corresponden al lóbulo occipital del encéfalo. Concretamente, estudió la plasticidad de la dominancia ocular. La dominancia ocular se refiere a la propiedad que tienen las neuronas corticales para responder preferentemente a la información procedente de un ojo respecto del otro. En los ratones juveniles, se puede inducir un fenómeno plástico, que corresponde al cambio de la preferencia neuronal por la información visual de un ojo al otro. Este fenómeno plástico no se presenta en los adultos, a menos que se críen bajo determinadas condiciones ambientales. «En nuestro estudio descubrimos que criar a los ratones en un «entorno especial» estimulante fomenta la plasticidad en la dominancia ocular y que las bacterias intestinales contribuyen a este efecto proplasticidad», manifiesta Tognini. GaMePLAY logró demostrar la posibilidad de reactivar la plasticidad encefálica mediante la manipulación de los microorganismos intestinales. Este concepto tiene amplias repercusiones que no se limitan a los sistemas sensoriales y la corteza visual. «De hecho, ahora estoy describiendo las bacterias específicas y sus moléculas derivadas con el objetivo de identificar nuevos probióticos y prebióticos. En este momento, transfiero esta información a modelos preclínicos de enfermedades caracterizados por déficits de plasticidad. Me centro especialmente en trastornos del desarrollo neurológico para descubrir futuras terapias para su tratamiento», concluye Tognini.
Palabras clave
GaMePLAY, plasticidad encefálica, microbioma, microbiota intestinal, eje intestino-encéfalo, corteza visual
