Fundamentos del cerebro: Vida y muerte de una neurona

La neurona

El sistema nervioso central (que incluye el cerebro y la médula espinal) está compuesto de dos tipos básicos de células: las neuronas y la glia.  La glia supera en número a las neuronas por una cantidad sustancial; algunos científicos han estimado que es tanto como nueve a uno, pero a pesar del número más pequeño, las neuronas son las jugadoras clave en el cerebro. 

Las neuronas son mensajeras de información.  Usan impulsos eléctricos y señales químicas para transmitir información entre diferentes áreas del cerebro, y entre el cerebro y el resto del sistema nervioso.  Todo lo que pensamos, sentimos y hacemos sería imposible sin el trabajo de las neuronas y sus células de sostén, las células gliales llamadas astrocitos y oligodendrocitos. |

Tomaría 30,000 neuronas cubrir solamente la cabeza de un alfiler. 

Las neuronas tienen tres partes básicas:  un cuerpo celular y dos extensiones llamadas axón y dendrita.  El axón tiene el aspecto de una cola larga y transmite mensajes de la célula.  Las dendritas tienen el aspecto de ramas de un árbol y reciben mensajes para la célula.    Las neuronas se comunican entre ellas enviando sustancias químicas llamadas neurotransmisores a través de un pequeño espacio llamado sinapsis, entre los axones y las dendritas de neuronas adyacentes.

Existen tres clases de neuronas:

  • Las neuronas sensoriales transportan información de los órganos de los sentidos (como los ojos y los oídos) al cerebro. 
  • Las neuronas motoras tienen axones largos y transportan información del sistema nervioso central a los músculos y las glándulas del cuerpo. 
  • Las interneuronas tienen axones cortos y se comunican solamente dentro de su región inmediata.   

Los científicos piensan que las neuronas son el tipo más diverso de célula en el cuerpo.  Dentro de estas tres clases de neuronas hay cientos de tipos diferentes, cada uno con capacidades especificas de transporte de mensajes. 

Cómo estas neuronas se comunican entre ellas haciendo conexiones es lo que nos hace únicos en cómo pensamos, sentimos y actuamos.  

Nacimiento

La extensión en la que las nuevas neuronas se generan en el cerebro es un tema controvertido entre los neurocientíficos.  Aunque la mayoría de las neuronas ya está presente en nuestros cerebros en el momento de nuestro nacimiento, hay evidencia que sustenta que la neurogénesis (palabra científica para el nacimiento de las neuronas) es un proceso de toda la vida. 

La neuronas nacen en áreas del cerebro que son ricas en concentraciones de células precursoras neurales (también llamadas células progenitoras neurales).  Estas células tienen el potencial de generar la mayor parte, si no todos, los diferentes tipos de neuronas y glia encontrados en el cerebro.

Los neurocientíficos han observado cómo las células precursoras neurales se comportan en el laboratorio.  Aunque esto puede no ser exactamente cómo estas células se comportan cuando están en el cerebro, nos da información sobre cómo podrían estar comportándose cuando están en el ambiente del cerebro. 

La ciencia de las células progenitoras es muy nueva aún, y podría cambiar con descubrimientos adicionales, pero los investigadores han aprendido lo suficiente como para ser capaces de describir cómo las células progenitoras neurales generan las otras células del cerebro.  Lo llaman el linaje de la célula progenitora y es similar en principio a un árbol genealógico. 

Las células progenitoras neurales aumentan dividiéndose en dos y produciendo dos nuevas células progenitoras, o dos células progenitoras precoces, o una de cada una.

Cuando una célula progenitora se divide para producir otra célula progenitora, se dice que se autorenueva.  Esta nueva célula tiene el potencial de fabricar más células progenitoras.                                      

Cuando una célula progenitora se divide para producir una célula progenitora precoz, se dice que se diferencia.  Diferenciación significa que la nueva célula es más especializada en su forma y función.  Una célula progenitora precoz no tiene el potencial de una célula progenitora para fabricar muchos tipos diferentes de células.  Sólo puede fabricar células en su linaje particular.

Las células progenitoras precoces pueden autorenovarse o seguir uno de dos caminos: un tipo dará lugar a los astrocitos, el otro finalmente producirá neuronas u oligodendrocitos

Migración

Una vez que una neurona nace, debe viajar al lugar en el cerebro donde hará su trabajo.   

¿Cómo sabe una neurona dónde ir?  ¿Qué le ayuda a llegar?

Los científicos han visto que las neuronas usan al menos dos métodos diferentes para viajar:

  • Algunas neuronas migran siguiendo las fibras largas de células llamadas glia radial.  Estas fibras se extienden desde las capas interiores a las capas exteriores del cerebro.  Las neuronas se deslizan junto con las fibras hasta que alcanzan su destino.
  • Las neuronas también viajan usando señales químicas.  Los científicos han encontrado moléculas especiales en la superficie de las neuronas- moléculas de adhesión -  que se unen a moléculas similares en células gliales cercanas o axones nerviosos.  Estas señales químicas guían a la neurona a su ubicación final. 

No todas las neuronas son exitosas en su viaje.  Los científicos piensan que sólo un tercio alcanza su destino.  El resto nunca se diferencia, o muere y desaparece en algún momento durante la segunda a tercera semana de la fase de migración.

Algunas neuronas sobreviven el viaje, pero terminan donde no deberían estar.  Las mutaciones en los genes que controlan la migración crean áreas de neuronas mal ubicadas o raramente formadas que pueden producir trastornos como la epilepsia infantil o el retraso mental.  Algunos investigadores sospechan que la esquizofrenia y la dislexia (trastorno de aprendizaje) son parcialmente el resultado de neuronas mal orientadas.

Diferenciatión 

Una vez que la neurona alcanza su destino, tiene que establecerse para funcionar.  Este paso final de diferenciación es la parte menos entendida de la neurogénesis. 

Las neuronas son responsables del transporte y captación de los neurotransmisores – las sustancias químicas que retransmiten información entre las células cerebrales.  

Dependiendo de su ubicación, una neurona puede realizar el trabajo de una neurona sensorial, una neurona motora o una interneurona, enviando y recibiendo neurotransmisores específicos.   

En el cerebro en desarrollo, una neurona depende de las señales moleculares de otras células, como los astrocitos, para determinar su forma y ubicación, el tipo de transmisor que produce y a qué otras neuronas se conectará.  Estas células recién nacidas establecen circuitos neurales, o vías de información que conectan una neurona con otra, que estarán en ese lugar durante toda la edad adulta. 

  Pero en el cerebro adulto, los circuitos neurales ya están desarrollados y las neuronas deben encontrar una forma de ajustarse.  Los investigadores sospechan que los astrocitos juegan un papel similar en el cerebro del adulto, regulando activamente la función y la formación de sinapsis de las nuevas neuronas. 

A medida que una nueva neurona se establece, comienza a tener el aspecto de las células circundantes.  Desarrolla un axón y dendritas y comienza a comunicarse con sus vecinas.

Muerte

No todas las neuronas viven para siempre.  Aun cuando las neuronas son las células que viven más tiempo en el cuerpo, grandes cantidades mueren durante la migración y la diferenciación. 

Las vidas de algunas neuronas pueden tomar giros anormales.  Algunas enfermedades del cerebro son el resultado de la muerte antinatural de las neuronas. 

  • En la enfermedad de Parkinson, las neuronas que produce el neurotransmisor dopamina mueren en los ganglios basales, un área del cerebro que controla los movimientos del cuerpo.  El cerebro ya no puede controlar el cuerpo y las personas se sacuden y tienen espasmos bruscos.
  • En la enfermedad de Huntington, una mutación genética causa la sobreproducción de un neurotransmisor llamado glutamato, que mata a las  neuronas en los ganglios basales.  Como resultado, las personas se retuercen y contorsionan en forma incontrolable.
  • En la enfermedad de Alzheimer, proteínas inusuales se acumulan dentro y alrededor de las neuronas en la neocorteza y el hipocampo, partes del cerebro que controlan la memoria.  Cuando estas neuronas mueren, las personas pierden su capacidad de recordar y de hacer las tareas cotidianas.

El daño físico en el cerebro y otras partes del sistema nervioso central también puede matar o incapacitar a las neuronas.

  • Los golpes en el cerebro, o el daño causado por un accidente cerebrovascular, pueden matar neuronas instantáneamente o privarlas lentamente del oxígeno y los nutrientes que necesitan para sobrevivir. 
  • Una lesión de la médula espinal puede interrumpir la comunicación entre el cerebro y los músculos cuando las neuronas pierden su conexión con los axones ubicados por debajo del sitio de la lesión.  Estas neuronas aún pueden vivir, pero pierden su capacidad de comunicarse. 

 

ESPERANZA A TRAVÉS DE LA INVESTIGACIÓN

Los científicos esperan que al entender más sobre la vida y muerte de las neuronas podrán desarrollar nuevos tratamientos, y posiblemente hasta curar enfermedades y trastornos cerebrales que afectan las vidas de millones de estadounidenses. 

La investigación más reciente sugiere que las células progenitoras neurales pueden generar muchos, si no todos, los diferentes tipos de neuronas encontrados en el cerebro y el sistema nervioso.  Aprender a manipular estas células progenitoras en el laboratorio a tipos específicos de neuronas puede producir un suministro fresco de células cerebrales para reemplazar aquellas que han muerto o han sido dañadas. 

También deben crearse terapias para aprovechar los factores de crecimiento y otros mecanismos de señalamiento dentro del cerebro que indican a las células precursoras que deben fabricar nuevas neuronas.  Esto posibilitaría la reparación, reorganización y renovación del cerebro desde adentro. 

 

El Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, parte de los Institutos Nacionales de la Salud en Bethesda, Maryland, es el patrocinador principal de la nación de investigación biomédica cerebral y del sistema nervioso.

BRAIN
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Mes 2002