La dopamina como agente de tráfico del cerebro: semáforos para las neuronas

Un equipo de científicos del Instituto Fer-à-Moulin de París, dirigido por Anne-Gaëlle Tuffet, ha descubierto que los receptores de dopamina en las células de soporte inmóviles del cerebro actúan como una especie de semáforos. Frenan el movimiento de las neuronas migratorias para que terminen asentándose en su «dirección asignada» y no se pierdan por las circunvoluciones de la corteza. El estudio en ratones, publicado recientemente en la revista European Journal of Neuroscience, mostró que las alteraciones en el funcionamiento de estos «relés» de dopamina durante las primeras etapas del desarrollo pueden cambiar para siempre toda la arquitectura del cerebro y sus redes neuronales.

La corteza cerebral es precisamente esa «nuez» de tres capas donde ocurre todo lo interesante: pensamiento, memoria y creatividad. Todo debe estar equilibrado: la mayoría de las células son neuronas excitadoras, que mandan señales a diestro y siniestro y mantienen en marcha el motor del pensamiento. Pero para que el cerebro no se descontrole hacen falta frenos: las llamadas interneuronas. Estos pequeños bloqueadores hacen que las células se calmen de vez en cuando, liberando sustancias tranquilizadoras.

Las interneuronas no son tan locales: son «importadas» desde las profundidades del cerebro embrionario, desde la eminencia ganglionar medial. Mientras unas células viven tranquilamente en su sitio, ellas tienen que emprender una auténtica marcha a través del cerebro en desarrollo hasta la luminosa corteza. Para llegar a buen puerto, se guían por señales químicas.

La dopamina, conocida por la mayoría gracias a las series como la «hormona del placer», resulta que ya está muy presente en los embriones, antes incluso de que el cerebro adquiera alguna funcionalidad. El cerebro en desarrollo percibe esta señal química mediante proteínas receptoras D1. Los científicos se preguntaron cómo influyen estos receptores en el recorrido y el destino de las interneuronas.

El problema no es solo teórico: se sabe que, si un futuro bebé se expone a drogas en el útero, por ejemplo a la cocaína, aumenta mucho la probabilidad de que sufra convulsiones y de que el recién nacido tenga la cabeza pequeña. La causa es la interferencia con el sistema de dopamina, responsable de «señalizar» el camino a las células.

Para observar lo que ocurría en detalle, modificaron genéticamente ratones para que los receptores D1 activos brillaran. El resultado: esas zonas fosforescentes formaban una capa densa a lo largo de la ruta de migración de las interneuronas. El análisis químico confirmó que la dopamina estaba presente precisamente allí. En el laboratorio, los científicos incluso simplificaron las cosas: tomaron células, las colocaron sobre «capas» de células corticales inmóviles y luego desactivaron selectivamente los receptores D1 en unas, en otras o en todas a la vez.

El experimento reveló el efecto: si se eliminaban los receptores solo de las células migratorias, estas no se daban demasiada prisa. Pero si se apagaba el semáforo de las células inmóviles, las interneuronas se lanzaban a todo galope, descansaban menos y seguían adelante sin parar. Los biólogos llaman a esto un efecto celular no autónomo: un cambio en una célula afecta al movimiento de otra.

A los ratones adultos cuyos receptores D1 solo faltaban en las células inmóviles les esperaba una sorpresa: dos tipos de interneuronas se fueron adonde no debían. Unas —las que producen somatostatina— acabaron donde no tocaba, en la «fachada» y la zona media de la corteza; otras —las que producen parvalbúmina—, en las profundidades del cerebro. Si se desactivaban los receptores en todas las células, la corteza se reducía en una cuarta parte, pero las interneuronas amontonadas seguían asentándose en los bordes, como si hubieran llegado a un terreno sin señales de tráfico.

Los científicos todavía se preguntan cómo frenan las células inmóviles a las interneuronas. ¿Quizá se vuelven resbaladizas o cambia el relieve de su superficie?

La paradoja es que a menudo se detectan demasiadas o muy pocas interneuronas inhibitorias en personas con autismo y esquizofrenia. Y si la señal de dopamina se altera durante el desarrollo embrionario, ya sea por los genes, el entorno o factores externos, las consecuencias pueden durar toda la vida. El trabajo muestra que incluso pequeños fallos moleculares pueden cambiar todo el «mapa de carreteras» del cerebro. Comprender este mecanismo quizá permita entender también el origen de problemas mentales mucho más graves.