El tálamo suele describirse como la estación de relevo del cerebro para los sentidos, un centro que recoge señales del mundo exterior y las entrega a la corteza para su procesamiento. Un nuevo estudio sugiere que, durante el desarrollo temprano, esta estructura hace mucho más que transmitir mensajes: su propia actividad parece ayudar a construir los circuitos que después transportarán la información visual.
Un equipo dirigido por Guillermina López-Bendito en el Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), informa que el tálamo desempeña un papel fundamental en la organización de los circuitos visuales a medida que el cerebro se desarrolla. Los hallazgos, publicados en The Journal of Neuroscience y basados en trabajo con modelos de ratón, indican que alterar la actividad talámica remodela poblaciones clave de células tanto en el tálamo como en la corteza visual.
Una estación de relevo que también construye la carretera
El tálamo se sitúa en el centro de la comunicación entre los órganos sensoriales y la corteza cerebral. A lo largo de la vía visual, recoge la información procedente de la retina y la envía a la corteza visual, la región responsable de interpretar lo que vemos. Esa función de relevo está bien establecida. Lo que añade el nuevo trabajo es evidencia de que el tálamo también es un arquitecto del sistema al que sirve.
Según López-Bendito, que dirige el laboratorio de Desarrollo, Plasticidad y Reprogramación de Circuitos Sensoriales en el IN CSIC-UMH, los resultados indican que el tálamo no es simplemente un conducto pasivo para las señales visuales. En su lugar, afirma, participa activamente en la construcción de los circuitos neuronales, y su actividad ayuda a regular cómo se incorporan las interneuronas a esos circuitos y cómo se distribuyen, un proceso que describe como esencial para un desarrollo adecuado.
Las interneuronas bajo el foco
La población celular en el centro del estudio es la interneurona. Estas neuronas actúan como reguladoras, modulando la actividad de los circuitos que las rodean y ayudando a mantener equilibrada la señalización neuronal. Su número y su ubicación importan: demasiado pocas, demasiadas o mal posicionadas pueden cambiar el comportamiento de un circuito.
Cuando los investigadores alteraron la actividad neuronal en sus modelos de ratón, observaron cambios medibles en esta población. El estudio informa de que:
- El número de interneuronas en el tálamo visual cambió cuando se modificó la actividad talámica.
- La distribución de esas interneuronas a lo largo del tálamo visual también cambió.
- La organización de las interneuronas en la corteza visual también se vio afectada.
- Estos efectos se observaron tras manipular la actividad en distintos puntos a lo largo de la vía visual y en distintas etapas del desarrollo.
En conjunto, las observaciones apuntan a un diálogo continuo entre el tálamo y la corteza durante el período en que se ensambla el sistema visual, en lugar de un flujo unidireccional de información.
Construir la visión antes de que se abran los ojos
Uno de los aspectos más llamativos del desarrollo del sistema visual es que comienza mucho antes de que un animal pueda ver realmente. Los embriones y las crías jóvenes aún no reciben imágenes del mundo que los rodea, pero sus cerebros ya están ocupados organizando la arquitectura que acabará procesando esas imágenes.
Durante estas etapas tempranas, las neuronas generan actividad espontánea: ráfagas de señalización impulsadas internamente que ayudan a establecer y refinar los circuitos neuronales. En los ratones, muchos de estos eventos organizadores ocurren antes de que se abran los ojos, lo que convierte a esta especie en un sistema útil para estudiar cómo se forman los circuitos en ausencia de experiencia visual.
El nuevo estudio se basa en esta biología preguntando qué ocurre cuando esa actividad espontánea se modifica experimentalmente. En lugar de tratar la actividad talámica como ruido de fondo, los investigadores la pusieron a prueba como un ingrediente activo en la formación de circuitos.
Cómo se diseñaron los experimentos
Para sondear el papel del tálamo en el desarrollo, el equipo trabajó con varias líneas de ratones, lo que les permitió intervenir en la vía visual de más de una manera. Su enfoque incluyó:
- Alterar la actividad neuronal en múltiples puntos a lo largo de la vía visual.
- Programar esas intervenciones en distintas ventanas durante el desarrollo.
- Examinar las consecuencias para las poblaciones de interneuronas en el tálamo visual.
- Rastrear cómo respondía la organización de las interneuronas en la corteza visual.
Al variar tanto la ubicación como el momento, los investigadores pudieron comprobar si la influencia del tálamo era específica o incidental, y los cambios que registraron en el número y la distribución de las interneuronas sugieren que la actividad tiene un peso organizador real.
Qué suman los hallazgos
El trabajo reformula una estructura que suele describirse en términos funcionales —lo que hace el tálamo adulto con los datos sensoriales— como un actor del desarrollo por derecho propio. Si la actividad talámica ayuda a determinar cómo se incorporan y se disponen las interneuronas inhibidoras, entonces el tálamo participa en la construcción de los mismos circuitos que después utilizará para transmitir información visual.
Esa idea tiene implicaciones para cómo los científicos piensan sobre el ensamblaje de los sistemas sensoriales en un sentido más amplio. La formación de circuitos suele estudiarse desde la corteza hacia fuera, con la atención centrada en cómo se organizan las células corticales. Este estudio sitúa una estructura subcortical en una posición más prominente, lo que sugiere que la aparición de una corteza visual bien ordenada depende en parte de señales que se originan más arriba en la vía.
También es un recordatorio de que los límites entre "cableado" y "función" son difusos en el cerebro en desarrollo. La actividad que parece espontánea puede estar realizando un trabajo estructural, guiando dónde se asientan las células y cuántas sobreviven o se integran en una región determinada.
Como ocurre con cualquier trabajo realizado en ratones, los hallazgos describen un sistema modelo, y los mecanismos precisos que intervienen en otros mamíferos requerirían una investigación aparte. Aun así, la vía visual del ratón es un sistema bien caracterizado, y el diseño del estudio —manipular la actividad en lugares y momentos definidos— da a las conclusiones una base experimental sólida.
Sobre la investigación
El estudio se llevó a cabo en el Instituto de Neurociencias, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), y aparece en The Journal of Neuroscience. El artículo fue escrito por Elena Garrido, editado por Swati Mestri y revisado por Robert Egan como parte del proceso editorial de la publicación, que incluye verificación de datos y revisión por pares. Las imágenes utilizadas en la cobertura del trabajo se atribuyeron al Instituto de Neurociencias UMH CSIC y a Irene Huerga-Gómez.
Al mostrar que la actividad talámica da forma al número y la distribución de las interneuronas a lo largo de la vía visual en desarrollo, el equipo ha añadido una pieza sustancial al rompecabezas de cómo el cerebro construye un sistema sensorial, uno que empieza a trabajar en la visión mucho antes de que haya algo que ver.
Este artículo se basa en la cobertura de Medical Xpress. Lea el artículo original.
Originally published on medicalxpress.com
