La nueva evidencia de un modelo de epilepsia en pez cebra puede ayudar a resolver un debate sobre cómo se originan las convulsiones, según investigadores de Weill Cornell Medicine y NewYork-Presbyterian (EEUU).

La epilepsia, actualmente, afecta a aproximadamente cincuenta millones de personas en todo el mundo. Pero nunca ha estado del todo claro cómo se origina. Por un lado, hay pruebas de que las convulsiones surgen de zonas del cerebro que favorecen la actividad de las neuronas excitatorias sobre la influencia restrictiva habitual de las neuronas inhibidoras. Por otro lado, varios estudios recientes han sugerido que la actividad excesiva en las neuronas inhibidoras puede desencadenar convulsiones; algunos investigadores han observado una actividad convulsiva más temprana en estas células. Esto ha dejado un vacío en la comprensión de los diferentes roles de la excitación y la inhibición en las convulsiones.

Rastreando la actividad de las neuronas

Mediante un estudio, publicado en `Brain´, los investigadores pudieron rastrear las actividades de las neuronas en todo el cerebro de las larvas del pez cebra durante las convulsiones. Demostraron que las convulsiones se originaron por un exceso de actividad de las células cerebrales "excitatorias" sobre "inhibitorias" en regiones relativamente confinadas del cerebro y se propagaron solo cuando superaron una fuerte actividad inhibidora en las regiones circundantes.

Las neuronas en el cerebro se dividen en dos grandes categorías: neuronas excitatorias cuya actividad estimula la actividad de otras neuronas y neuronas inhibitorias cuya actividad aquieta a otras neuronas. Algunos estudios recientes han indicado que los picos en la actividad de las neuronas inhibitorias pueden, paradójicamente, desencadenar convulsiones. Sin embargo, los nuevos hallazgos aportan nueva luz en estos casos.

"Lo interesante del modelo de pez cebra es que podemos obtener imágenes de cada región del cerebro, y en este modelo, por primera vez, pudimos distinguir y rastrear la actividad de las neuronas tanto excitatorias como inhibidoras", señaló el primer autor, el Dr. James. Niemeyer, asociado postdoctoral en cirugía neurológica en Weill Cornell Medicine. "Se trata de un buen punto de partida para examinar los roles matizados de estos tipos de células durante las convulsiones".

"El problema ha sido difícil de resolver, debido a los desafíos involucrados en distinguir y rastrear la actividad de las neuronas excitatorias e inhibitorias en múltiples regiones del cerebro en un animal despierto", indicó el Dr. Theodore Schwartz, quien también es profesor de cirugía neurológica y neurociencia en el Medicina WeillCornell.

Con el pez cebra, los investigadores pudieron superar esos desafíos. Usando sondas fluorescentes especiales, grabaciones eléctricas y una técnica llamada microscopía de dos fotones, distinguieron y rastrearon simultáneamente la actividad de las neuronas excitadoras e inhibidoras en todo el cerebro, antes y durante las convulsiones inducidas por un método químico estándar.

Observaron que las convulsiones en este modelo tienden a originarse en el mesencéfalo, en sitios con un gran desequilibrio entre la actividad neuronal excitatoria y la inhibitoria. Las zonas circundantes estaban mucho más inclinadas hacia la actividad inhibidora y, evidentemente, por esta razón pudieron resistir, al menos brevemente, la propagación de la actividad convulsiva desde la zona de inicio.

"Encontramos neuronas inhibitorias hiperactivas en las zonas de propagación, pero la ventaja de nuestro enfoque es que podemos obtener imágenes de todas las regiones del cerebro para determinar dónde se origina la convulsión", explico, por su parte, el Dr. Aksay, profesor asociado de neurociencia computacional en computación. biomedicina en el Instituto HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud de Biomedicina Computacional en Weill Cornell Medicine.

El equipo tiene previsto usar su modelo de pez cebra para la detección de medicamentos para la epilepsia y espera confirmar sus hallazgos en futuros experimentos que analicen múltiples regiones del cerebro en un modelo de ratón.