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Desequilibrios subyacentes a la enfermedad de Parkinson: el papel de las interneuronas

La financiación de la Unión Europea (UE) destinada al proyecto BurstPausePlasticity ha permitido ampliar los conocimientos científicos sobre los mecanismos implicados en la enfermedad de Parkinson y, más específicamente, sobre cómo la pérdida asociada de dopamina (DA) afecta directamente a las interneuronas colinérgicas.
Desequilibrios subyacentes a la enfermedad de Parkinson: el papel de las interneuronas
La edad dorada de la investigación sobre los ganglios basales ha enseñado a los científicos algo fundamental acerca de la enfermedad de Parkinson: todos sus síntomas se derivan de un desequilibrio entre dos vías neuronales de nuestro cerebro, las cuales se conocen como las vías directas e indirectas de los ganglios basales. Este desequilibrio, desarrollado por el conocido como modelo de cuadros y flechas, está causado por la pérdida de innervación de la dopamina a estas vías. Sin embargo, también se producen otros fenómenos menos conocidos.

«Sabemos que, en condiciones normales, la inervación dopaminérgica de estas vías se complementa con la inervación con otro neuromodulador llamado acetilcolina. La acetilcolina es suministrada por una clase importante de interneuronas colinérgicas (INC) que ejercen una gran influencia sobre estas vías. Por este motivo, consideramos que, para comprender completamente los cambios que se producen en estas vías tras la pérdida de la dopamina, es necesario que comprendamos también cómo dicha pérdida afecta de forma directa a las INC», afirma el doctor Joshua Goldberg, doctor del Departamento de Neurobiología Médica de la Universidad Hebrea de Jerusalén.

Esta era la finalidad del proyecto BurstPausePlasticity. Junto con su equipo, el doctor Goldberg utilizó la optogenética —una herramienta molecular cuyo desarrollo permite activar las vías neuronales mediante impulsos lumínicos— para activar las diversas señales excitadoras de las INC. Una vez hecho esto, compararon los efectos de la pérdida de DA sobre la señal neuronal excitadora de la neocorteza y el tálamo, las dos fuentes de señales neuronales excitadoras que manejan las dos vías de los ganglios basales.

«Nuestro estudio señala cómo el impacto de la pérdida de DA sobre las señales excitatorias de las INC complementa su impacto directo sobre la señal excitatoria a las dos vías de los ganglios basales. Observamos que, si bien la señal neocortical a las INC no se ve afectada, su señal talámica se ve disminuida por la pérdida de dopamina», explica el doctor Goldberg.

Estos hallazgos sugieren que el desequilibrio producido entre las vías de los ganglios basales realmente se ve exacerbado por la alteración de la señal talámica a las INC. Por otra parte, estas alteraciones son selectivas en lo que respecta a las vías: Solamente la vía talámica se vio influida, mientras que la vía neocortical se mantuvo intacta.

«La adaptación que observamos podría contribuir a la acinesia (la dificultad para iniciar el movimiento) que se asocia con la enfermedad de Parkinson. Debido a que este vínculo entre el tálamo y las INC es importante para la flexibilidad conductual, el debilitamiento observado de esta vía podría afectar al estado acinético», señala el doctor Goldberg.

Los hallazgos del proyecto también implican que no basta con analizar cómo se ven afectadas las neuronas individuales para comprender el impacto de un proceso neurodegenerativo. Se debe tener en consideración la red completa de neuronas y las alteraciones muestran cómo se adapta la red como una entidad independiente, ya que en ocasiones se ve impactada una conexión del circuito pero no la otra.

Ahora que ha finalizado el proyecto, el doctor Goldberg está utilizando la financiación del Consejo Europeo de Investigación (CEI) para investigar cómo las INC forman conjuntos durante su comportamiento normal y cómo se ven afectadas ante la enfermedad de Parkinson. «Utilizamos microendoscopios (microscopios de fluorescencia en miniatura) para obtener imágenes de la actividad cerebral en sujetos que pueden moverse sin dificultades. Dado que las INC se han implicado recientemente en otra complicación grave de la enfermedad de Parkinson, las discinesias (movimientos aleatorios e incontrolables) causadas por la terapia de restitución de dopamina (TRD), esperamos comprender mejor en qué medida cambia el comportamiento de la red de INC con la manifestación de discinesias», explica.

El doctor Goldberg espera que, en última instancia, este trabajo contribuya a desarrollar tratamientos más eficientes que permitan reducir el número de efectos secundarios no deseados de la TRD.

Palabras clave

BurstPausePlasticity, enfermedad de Parkinson, ganglios basales, dopamina, interneuronas colinérgicas, INC, vías de los ganglios basales
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