Contribuciones del Cinvestav en torno al órgano más complejo: el cerebro

En un microchip de cuatro milímetros cuadrados se conjuga un esfuerzo de más de 30 años de investigación transdiciplinaria que pudiera aproximar al entendimiento de la comunicación celular en el cerebro y, de paso, colocar a México en la frontera del conocimiento de las neurociencias.

Esta matriz de alta densidad de microelectrodos cuya función es identificar con precisión y alta definición el oscilamiento que produce la comunicación eléctrica de las neuronas en el hipocampo, lo que puede llevar a comprender mejor la forma en la que fluye la información entre circuitos cerebrales, es tan solo uno de los proyectos que investigadores e investigadoras del Departamento de Farmacobiología del Cinvestav Coapa ha hecho en un esfuerzo por brindar nuevos avances en el tema de las neurociencias.

El grupo de investigación, además de identificar el flujo de la información neuronal, ha podido realizar un registro eléctrico a muy alta resolución, tanto espacial como temporalmente, para analizar con detalle de micrómetros cómo se mueve la actividad neuronal en el hipocampo y, en milisegundos, definir la ruta que sigue esa comunicación. Un resultado que no se había podido lograr a nivel mundial.

A partir de esta técnica, se pretende saber cómo las células se agrupan para activarse al mismo tiempo y la forma en que mandan la información a otro grupo, lo cual podría servir en la identificación de los patrones de la actividad neuronal.

Otro proyecto, realizado en el mismo Departamento, analiza las causas por las que niños y jóvenes tienen mayor facilidad de aprendizaje, pero la gente madura es quien posee mejor capacidad analítica y de discernimiento.

Lo que llamó la atención fue la alteración de los procesos de aprendizaje y recuerdo que ocurren en una región del hipocampo, conocida como giro dentado y área CA3. Dentro de los estudios, se ha identificado que la comunicación neuronal en esta región del cerebro disminuye durante el envejecimiento, lo que repercute en la dificultad para generar nuevos recuerdos, aunque también han encontrado un reforzamiento en la comunicación entre neuronas de CA3.

Sin embargo, ambas funciones no operan de la misma forma durante toda la vida. Conforme se entra a la edad madura, las neuronas de CA3 pierden facultad de procesar nuevo conocimiento, pero aumentan la asociación de recuerdos o conocimiento adquirido con anterioridad.

Este grupo también se dio a la tarea de determinar cuál es el papel del lactato (sustancia producida y liberada por el cerebro cuando existe un trabajo físico que involucra movimiento muscular) en el sistema nervioso central, y más específicamente, cómo modula la comunicación neuronal en el hipocampo.

El trabajo científico demuestra que pequeños incrementos en la concentración de lactato extracelular facilitan la plasticidad neuronal y modulan la transmisión sináptica en el cerebro.

Entre otros avances relacionados con este órgano tan complejo, está el realizado por los investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica, quienes determinaron que un implante craneal hecho de cerámica pueda usarse como una ventana acústica, permitiendo el pase de 80 por ciento de ondas de ultrasonido.

El implante, desarrollado por un graduado del Cinvestav en la Universidad de California en Riverside, elaborado a base de circonio estabilizado con itria, tiene la característica de ser translúcido, pues el objetivo es que al implantarse en el cráneo permita pasar los rayos láser utilizados en la terapia contra enfermedades que afecten al encéfalo.

Para contribuir y profundizar en el entendimiento de las funciones cerebrales y su estudio por parte de diversos grupos de investigación, el Cinvestav cuenta con el Banco Nacional de Cerebros. Este lugar tiene alrededor de 400 cerebros sanos o con alteraciones neurológicas, que se utilizan para realizar proyectos que plantean soluciones a enfermedades neurodegenerativas, como alzhéimer y párkinson, con la finalidad de redituar en el diagnóstico y tratamiento de estos padecimientos, para mejorar la expectativa y calidad de vida de la población susceptible.

El Cinvestav ha tenido una tradición en el estudio de este órgano, y trabajos como el de Alfredo Meneses Hernández, fallecido en 2019, son ejemplos de estos aportes. En el caso de Meneses Hernández, su legado en el estudio de la neurofarmacología es de los más representativos, al enfocarse a la activación de los receptores 5-HT7, relacionados con los efectos antiamnésicos y precognitivos en el cerebro, así como a aquellos afines a desórdenes de memoria y neurosiquiátricos.