Un nuevo estudio muestra que las ardillas terrestres que hibernan pueden lograr una rápida recuperación de todo el cerebro cuando se despiertan después de experimentar un "daño cerebral" similar en invierno. Se espera que esta asombrosa neuroplasticidad proporcione nuevas ideas para la recuperación humana después de un accidente cerebrovascular. Se han publicado resultados relevantes en JNeurosci, una revista de la Sociedad Estadounidense de Neurociencia. Los hallazgos anteriores confirman por primera vez que los cambios en la estructura neuronal en la corteza visual primaria de las ardillas durante la hibernación son reversibles.
Hendrikje Nienborg, autor del artículo y científico del Instituto Nacional del Ojo de EE. UU., dijo que estudios previos sobre las áreas de procesamiento táctil del cerebro de la ardilla (incluido el hipocampo, la corteza somatosensorial y el tálamo) han sugerido la existencia de mecanismos de neuroplasticidad similares, por lo que el equipo especuló que el mismo proceso de "remodelación" también podría estar teniendo lugar en las áreas del cerebro responsables del procesamiento de la información visual. En este experimento, el equipo de investigación se centró en el estado de hibernación (período de hibernación profunda) y el corto período de despertar de 12 a 24 horas para comparar los cambios en la estructura de los dos tipos de neuronas en diferentes etapas.
Cuando una ardilla local entra en hibernación, su temperatura corporal desciende significativamente, su ritmo cardíaco desciende a sólo unas pocas veces por minuto, su metabolismo se ralentiza significativamente, su respiración es casi imperceptible y su actividad cerebral se vuelve extremadamente silenciosa, como si todo el animal hubiera sido puesto en "modo vuelo". Desde una perspectiva neurológica, este estado es similar al cerebro de pacientes humanos con accidente cerebrovascular, donde las células cerebrales reciben suministros significativamente reducidos de oxígeno y nutrientes, pero la diferencia clave es que las células cerebrales de las ardillas pueden reanudar su función normal después de que finaliza la hibernación. Los investigadores creen que se espera que comprender cómo las ardillas "resucitan con sangre llena" a partir de bajas temperaturas y un bajo suministro de oxígeno a largo plazo proporcione pistas importantes para la recuperación humana después de enfermedades de daño neuronal como el accidente cerebrovascular, y promueva la exploración del objetivo del "Santo Grial" de "utilizar los propios mecanismos del cuerpo para reparar las neuronas dañadas" en la investigación del accidente cerebrovascular.
En experimentos específicos, los científicos diseccionaron los cerebros de ardillas terrestres en hibernación y observaron las diferentes respuestas de dos tipos de neuronas durante la hibernación profunda y el intervalo del despertar. Se descubrió que un tipo de neuronas experimentó cambios estructurales significativos durante la hibernación profunda, y que estos cambios habían regresado en gran medida a su estado anterior a la hibernación aproximadamente 90 minutos después de que las ardillas despertaran. Aún más sorprendente es que cuando los investigadores volvieron a evaluarlo seis meses después, era casi imposible saber por la estructura neuronal si la ardilla había hibernado alguna vez. Investigaciones anteriores también han descubierto que las ardillas en hibernación han aumentado significativamente los niveles de unión de la "pequeña proteína de modificación similar a la ubiquitina" (SUMO). Este proceso se llama SUMOilación y se cree que protege las células cerebrales del daño.
"Ya sabemos que estos cambios estructurales afectan la forma en que las neuronas se comunican entre sí y están estrechamente relacionados con la capacidad de aprendizaje y la recuperación después de afecciones como un accidente cerebrovascular", dijo Nienborg. Señaló que es emocionante ver un mecanismo de cambio de estructura cerebral tan rápido y reversible en animales en hibernación, porque una vez que se aclare su base molecular y funcional, puede haber una oportunidad de "tomar prestados" mecanismos similares al cerebro humano adulto en el futuro, haciéndolo más "plástico" durante etapas críticas como la recuperación de un accidente cerebrovascular.
A nivel mundial, el accidente cerebrovascular es actualmente la tercera causa de muerte y una causa importante de discapacidad a largo plazo. Alrededor del 80% de estos accidentes cerebrovasculares son accidentes cerebrovasculares isquémicos, en los que los coágulos sanguíneos bloquean el flujo sanguíneo, impidiendo que el tejido cerebral obtenga suficiente oxígeno y provocando la muerte celular. La recuperación humana después de un accidente cerebrovascular se basa principalmente en el establecimiento de nuevas conexiones neuronales y la reorganización de las redes neuronales existentes. Este proceso ayuda a los pacientes a recuperar gradualmente funciones clave como la deglución, el lenguaje y la marcha. Nienborg dijo que a medida que este estudio revele aún más las rutas de cambio estructural específicas de las neuronas de ardilla en hibernación, la comunidad científica también tendrá una mejor idea de en qué direcciones centrarse a continuación.
"Ya tenemos un conocimiento bastante profundo de cómo las diferentes regiones del cerebro apoyan el procesamiento de la información visual", dijo. "Por lo tanto, continuar explorando los cambios funcionales en el sistema visual durante la hibernación y el despertar en el cerebro de la ardilla terrestre probablemente sea un paso de investigación importante en la siguiente fase". Esta investigación se publicó oficialmente en JNeurosci y fue revisada por pares y verificada, sentando las bases para futuras investigaciones de reparación neuronal utilizando animales en hibernación como modelos.