Investigadores del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón han descubierto que los beneficios de estimular el cerebro con corriente continua provienen de sus efectos sobre los astrocitos, no las neuronas, en el cerebro del ratón. Publicado en Comunicaciones de la naturaleza , el trabajo muestra que la aplicación de corriente continua a la cabeza libera ondas sincronizadas de calcio de los astrocitos que pueden reducir los síntomas depresivos y conducir a un aumento general de la plasticidad neuronal: la capacidad de las conexiones neuronales para cambiar cuando intentamos aprender o formarnosrecuerdos.
La estimulación de corriente continua transcraneal tDCS es un procedimiento bien conocido y efectivo que se ha utilizado durante décadas para tratar clínicamente la depresión mayor. El procedimiento no es invasivo, dura aproximadamente 30 minutos e implica atacar áreas específicas del cerebro mediante la aplicación de débilcorriente eléctrica a través de la cabeza. Además de reducir los síntomas de depresión, incluso se ha demostrado que mejora el aprendizaje y la plasticidad sináptica tanto en humanos como en animales.
"Si bien conocemos los beneficios clínicos de este tipo de estimulación desde hace bastante tiempo", señala el líder del equipo Hajime Hirase, "nuestra investigación tiene como objetivo comprender los mecanismos celulares a través de los cuales sus efectos son posibles".
Debido a que recientemente se ha demostrado que los niveles de calcio en los astrocitos, un tipo de célula glial no neural en el cerebro, son importantes para transmitir señales que ayudan a las neuronas a formar conexiones entre sí, Hirase y su equipo decidieron examinar la actividad cerebraldurante la estimulación transcraneal de corriente continua usando imágenes de calcio.
Para lograr esto, primero hicieron un ratón transgénico que expresa una proteína fluorescente indicadora de calcio en los astrocitos y un subconjunto de neuronas en el cerebro. Con esta configuración, pudieron obtener imágenes de la actividad del calcio en todo el cerebro con un microscopio de fluorescencia estándar.
Cuando monitorearon los niveles de calcio, descubrieron que la estimulación transcraneal causaba grandes aumentos de la amplitud del calcio. "Sorprendentemente, las oleadas de calcio ocurrieron muy rápidamente después del inicio de la estimulación", explica el autor principal Hiromu Monai, "y aparecieron sincronizadas en toda la corteza no solocerca de la ubicación estimulada ".
Las oleadas de calcio estuvieron ausentes cuando se realizó el mismo experimento en ratones en el que se evitó el aumento de los niveles de calcio en los astrocitos, ya sea eliminando un receptor clave o bloqueando farmacológicamente otro. Esto permitió a los investigadores saber que los astrocitos, no las neuronas, fueron la fuente de las ondas. Esto se confirmó cuando expresaron el marcador fluorescente utilizando dos virus adenoasociados recombinantes diferentes, lo que les permitió distinguir el calcio en las neuronas del calcio en los astrocitos.
Luego, examinaron la importancia de las oleadas de calcio utilizando un modelo de ratón para la depresión inducida por el estrés. Si bien la estimulación transcraneal normalmente puede reducir el comportamiento similar a la depresión en estos ratones, falló cuando bloquearon las oleadas astrocíticas de calcio ". Esto sugiere que"Los efectos positivos de la estimulación transcraneal de corriente continua sobre la depresión se encuentran en estos aumentos generalizados de calcio", dice Monai. "Pero, también queríamos investigar sus efectos sobre la plasticidad neural en general".
Para examinar esta función de las oleadas de calcio astrocítico, el equipo observó los cambios en las respuestas sensoriales después de la estimulación transcraneal. Midieron las respuestas a los destellos de luz y la perturbación de los bigotes, y descubrieron que eran más de un 50% mayores después de la estimulación, unefecto que duró 2 horas después de que terminó la estimulación. Estos cambios plásticos en las respuestas neuronales desaparecieron cuando se evitaron las oleadas de calcio en los astrocitos, lo que indica su importancia para ayudar a cambiar la conectividad entre las neuronas.
señala que este mecanismo está mediado por la actividad astrocítica es emocionante e insinúa que los astrocitos podrían ser un objetivo terapéutico importante para las enfermedades neuropsiquiátricas ", señala Hirase." Además, la activación glial por estimulación transcraneal de corriente continua debe examinarse cuidadosamente en primates incluidos los humanos, y quizás las normas de seguridad deberían ser reevaluadas desde el punto de vista de la glia "
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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