Científicos de Scripps Research (Estados Unidos) han desarrollado una nueva tecnología que les permite rastrear cuándo, después de un estallido de actividad, las células cerebrales se apagan, un proceso conocido como inhibición.

La técnica, publicada en ´Neuron´, proporciona una nueva forma de estudiar no solo el funcionamiento normal del cerebro, sino también cómo los "interruptores de apagado" del cerebro pueden funcionar mal en comportamientos normales, así como en enfermedades y trastornos, incluidos depresión, trastorno de estrés postraumático y enfermedad de Alzheimer.

"En general, se acepta que la inhibición de las neuronas es realmente la principal forma en que el cerebro regula la actividad", comenta el autor principal Li Ye, profesor y catedrático Abide-Vividion en Scripps Research. "Los científicos han estado buscando una manera de observar la inhibición de una manera más rastreable y, hasta ahora, pocos la habían encontrado", señala.

Para analizar esta cuestión, los científicos utilizaron la optogenética, en la que la actividad de las células se puede controlar mediante luz, para activarlas e inhibirlas repetidamente. Luego, midieron los niveles y características de diferentes proteínas y sus modificaciones. Identificaron que una proteína, la piruvato deshidrogenasa (PDH), cambiaba muy rápidamente inmediatamente después de que se inhibían las células cerebrales.

"Cuando las neuronas se activan, se necesita mucha energía, y esta proteína PDH participa en la producción de esa energía", explica Ye. "Pero el cerebro realmente quiere conservar energía, por lo que cuando una célula termina de activarse, descubrimos que el cerebro apaga rápidamente la proteína PDH. Esto sucedió mucho más rápido que cualquier otra cosa que vimos en la expresión genética".

Para desactivar la PDH, encontraron los investigadores, las células añaden etiquetas moleculares llamadas fosfatos a la proteína. Ye y su equipo encontraron anticuerpos que solo reconocían esta forma fosforilada e inactiva de PDH (pPDH). Para probar si los niveles de PDH fosforilada (o pPDH) podrían usarse como indicador de la inhibición de las células cerebrales, el equipo de Ye usó estos anticuerpos para medir pPDH en ratones a los que se les había administrado anestesia. Casi todo el cerebro se iluminó con altos niveles de pPDH, lo que muestra correctamente cómo la mayor parte del cerebro está inactivo durante la anestesia.
El grupo también estudió los niveles de pPDH cuando los animales fueron expuestos a luz brillante que luego se apagó. Las células cerebrales de la corteza visual, responsables de la visión, tenían niveles bajos de pPDH cuando estaban expuestas a la luz (porque se requeriría la forma activa de PDH para proporcionar energía de señalización a estas células), pero los niveles altos de proteína fosforilada aumentaron inmediatamente después de la luz. estaba fuera.

El grupo de Ye también utilizó la nueva técnica para estudiar un proceso menos comprendido: cómo el cerebro apaga la sensación de hambre después de una comida. Mostraron cómo las células cerebrales relacionadas con el apetito se apagan cuando un ratón comienza a comer. Esos hallazgos podrían tener implicaciones para comprender mejor el apetito, la obesidad y algunos medicamentos para bajar de peso. En términos más generales, los anticuerpos pPDH podrían usarse para comparar los niveles de inhibición de las células cerebrales en personas sanas y aquellas con una variedad de enfermedades cerebrales y metabólicas.