El dinamismo del cerebro. Un órgano en continua remodelación

UN ÓRGANO DINÁMICO
El cerebro es un órgano en constante cambio. A diferencia del resto de nuestros órganos, las células nerviosas y algunas zonas especializadas de nuestro cerebro se remodelan a lo largo de la vida en respuesta a situaciones cotidianas a las que nos exponemos. Por ejemplo, se modifican cuando aprendemos algo nuevo y también cambian cuando ese nuevo aprendizaje se consolida en lo que conocemos como memoria, pero también se modifica ante otras situaciones. Pensemos, por ejemplo, en alguna persona que conozcamos y que ha sufrido algún tipo de daño cerebral sustancial producto de un golpe severo o traumatismo craneoencefálico, de una isquemia, una embolia o una hemorragia.

Sabemos que, como resultado del daño, algunas neuronas mueren y la persona presenta una alteración o pérdida de algunas de las funciones controladas por el área dañada. Sin embargo, con el tiempo podemos ver que la persona puede recuperar las funciones perdidas aunque sea parcialmente. Estudios de laboratorio sugieren que esto ocurre porque algunas de las neuronas que sobreviven y que rodean la zona del daño pueden remodelarse cambiando su estructura y forma de comunicarse con otras neuronas lo que permite el restablecimiento de las funciones perdidas o alteradas. También, regiones alejadas de la zona de daño, pero comunicadas con ella, pueden modificar su función y ayudar a la recuperación funcional. Esta capacidad de reorganización cerebral, en conjunto con procesos rutinarios como la capacidad de aprender y recordar, ocurre debido a una propiedad fundamental de las células del cerebro que llamamos plasticidad nerviosa o plasticidad celular nerviosa.

El término plasticidad nerviosa se refiere a la capacidad de las células del sistema nervioso —las neuronas— de modificar la forma en la que se comunican entre sí. En términos generales las neuronas se componen de un cuerpo celular, un axón que suele enviar información a través de la terminal axónica y un árbol dendrítico con espinas dendríticas, que son las que reciben la información. Los contactos que clásicamente establecen los axones de unas neuronas con las espinas dendríticas de otras neuronas se llaman sinapsis y son la base de la comunicación en el cerebro.

Figura 1. Representación de una neurona en la que se muestra el cuerpo neuronal, el axón y las dendritas.
Cada punto naranja representa una sinapsis
Imagen modificada de Freepik

Según el Instituto Allen, en un pedacito de cerebro de ratón del tamaño de un grano de arena pueden encontrarse hasta ochenta y cuatro mil neuronas y quinientas millones de sinapsis (Neergaard, 2025). Otro dato igualmente interesante y hasta difícil de imaginar es que se calcula que en el cerebro humano hay ¡ochenta y seis mil millones de neuronas! Sólo para darnos una idea de lo que esto significa, se calcula que en el cerebro humano hay tantas neuronas como estrellas tiene la Vía Láctea, y que cada neurona puede establecer hasta quince mil sinapsis con otra neurona.

La complejidad de la comunicación cerebral es asombrosa y el correcto funcionamiento del cerebro como un solo órgano se puede entender a partir de la especialización de las funciones en regiones y estructuras cerebrales específicas y de la formación de circuitos sinápticos que comunican a algunas estructuras entre sí. En la actualidad sabemos que hay estructuras que se encargan de procesar el movimiento; otras de las que depende la capacidad de ubicarse en un espacio o de aprender un camino y recordarlo; otras más están implicadas en la generación y comprensión del lenguaje y cada una de ellas puede cambiar a lo largo de la vida.

Figura 2. Neuronas del giro dentado Participa en procesos de memoria espacial.
Se aprecian los cuerpos celulares y sus árboles dendrítico
Diana López Ibarra y Angélica Zepeda

También sabemos que las conexiones nerviosas pueden cambiar continuamente y de diferentes maneras a lo largo de la vida. Por ejemplo, se pueden generar nuevas sinapsis a partir de la modificación morfológica del árbol dendrítico o del nacimiento de sus espinas, las pequeñas estructuras en una dendrita donde se establecen las sinapsis a partir del contacto con un axón; pero también se puede modificar el contenido de diversas moléculas que permiten la comunicación sináptica y que la inhiben, la fortalecen o la modulan. Así, las células nerviosas en el cerebro y la comunicación que establecen están en continua remodelación.

INVESTIGACIÓN INTERNACIONAL DE FRONTERA
En la UNAM existen diversos grupos y laboratorios de investigación dedicados al estudio de la plasticidad nerviosa para lo que se utilizan modelos animales y que concentran sus esfuerzos en entender cuáles son las neuronas que participan en diversas funciones o cómo se comporta cada circuito sináptico durante procesos clásicos de aprendizaje, pero también cómo se reorganizan regiones o cómo se remodela la comunicación sináptica que ha sido afectada por diferentes tipos de daño cerebral. 

En algunos esfuerzos por comprender mejor los eventos de plasticidad celular que suceden después de un proceso de daño al cerebro y que podrían explicar el restablecimiento de funciones, nuestro grupo de trabajo en el Instituto de Investigaciones Biomédicas ha colaborado con grupos en Alemania mediante técnicas de vanguardia que nos han permitido, por ejemplo, ver cómo cambia la respuesta de grupos de células ante la presentación de estímulos visuales antes y después de una lesión cerebral. Como resultado de nuestras observaciones identificamos que determinados conjuntos de células en el cerebro que antes del daño no respondían ante un estímulo visual lo hacen después de ocurrido el daño a expensas de otros conjuntos de células con lo que estos últimos podrían contribuir a reestablecer una función visual alterada por una lesión cerebral (Zepeda et al. 2003, 2004). En otra colaboración más reciente encontramos que algunas neuronas que se encuentran muy cerca de una zona de daño cerebral muestran un crecimiento de su árbol dendrítico y que algunas de sus dendritas se dirigen a la zona de daño, lo que podría ser una respuesta para sustituir las conexiones que se perdieron por la muerte de las neuronas dañadas (Jungenitz et al., 2024). 

Figura 3. Representación computarizada de una neurona 
Se muestra una neurona que rodea a una zona de daño cerebral (en gris).
Jungenitz et al., 2024

Es importante señalar que, aun cuando las neurociencias han avanzado de forma importante, ampliando nuestro entendimiento sobre algunas respuestas que acompañan los procesos de aprendizaje, memoria y recuperación de funciones después de daño cerebral en modelos animales, todavía existen muchas incógnitas acerca de la aplicación en humanos de los resultados que se obtienen en los laboratorios de investigación. Por esta razón, encontrar mecanismos de colaboración entre las neurociencias básicas y la medicina cobra cada vez más relevancia. 

Por otra parte, la investigación en temas de frontera como el que aquí nos ocupa, requiere no sólo de la colaboración entre disciplinas científicas sino también entre científicas y científicos más allá de las fronteras. Los ejemplos que se mencionan en este artículo son una muestra de la importancia de las colaboraciones internacionales y del papel de nuestra universidad en la generación de conocimiento.

Investigadores y estudiantes durante el receso de un congreso sobre plasticidad nerviosa celebrado en el Instituto Max Planck, Erlangen, Alemania, abril de 2025. De izquierda a derecha, doctor Dieter-Chichung Lie y doctora Angélica Zepeda con un grupo de estudiantes

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