¿El cerebro lo controla todo? la médula espinal rompe el esquema

Los científicos saben que la médula espinal es capaz de ejecutar movimientos de las extremidades más allá de los espasmos reflejos. De hecho, cuando ciertos animales -como los insectos-, pierden la cabeza, sus extremidades siguen moviéndose hasta que la criatura muera del todo. Sin embargo, se creía que el aprendizaje motor y la memoria ocurren en el cerebro, no en la médula espinal que posibilita la comunicación del cerebro con los nervios de la mayor parte del cuerpo. La médula espinal, principalmente, transmite información sensorial y motora, procesa información y tiene reflejos. Así las cosas, el papel de la médula espinal en el control motor se supone que es meramente reaccionario y depende de las órdenes del cerebro Es un punto de inflexión en el organismo bajo la batuta del cerebro... ¿no? Parece que esto no es del todo cierto.

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La investigación de la médula espinal en el Centro RIKEN de Ciencias del Cerebro (CBS) en Japón, dirigida por la experta Aya Takeoka, ha revelado conocimientos revolucionarios sobre sus capacidades, lo que demuestra su potencial para el aprendizaje motor independiente y la memoria.

Retomando el ejemplo inicial de antes de los insectos que pierden la cabeza pero siguen moviendo sus patas... ¿significa esto que tienen autonomía? Nunca ha quedado claro cómo sus neuronas 'aprenden' nuevas respuestas sin que el cerebro esté presente. Siguiendo esta evidencia de la naturaleza, los científicos se dispusieron a investigar los mecanismos detrás de este tipo de fenómenos que a día de hoy, siguen siendo un misterio para la ciencia.

"Obtener información sobre el mecanismo subyacente es esencial si queremos comprender los fundamentos de la automaticidad del movimiento en personas sanas y utilizar este conocimiento para mejorar la recuperación después de una lesión de la médula espinal", comentó Takeoka en su trabajo publicado en la revista Science.

La médula espinal hace sus propios recuerdos

Un experimento con ratones transgénicos (diseñando una configuración en la que la médula espinal podía aprender y recordar los movimientos de las patas sin la intervención del cerebro) realizado por investigadores del VIB-Neuro-Electronics Research Flandes en Bélgica arrojó un hallazgo muy interesante. Estudiaron el aprendizaje y la recuperación sin intervención del cerebro en dos grupos de ratones; el primero de ellos recibió descargas eléctricas si sus patas traseras bajaban demasiado; el otro recibía la misma descarga pero en momentos aleatorios e independientemente de la posición de sus patas traseras. Después de diez minutos, sólo el primer grupo aprendió a dejar sus patas encogidas para evitar cualquier tipo de estimulación eléctrica. Era una prueba de aprendizaje adaptativo.

Los investigadores encontraron dos grupos críticos de neuronas de la médula espinal, uno necesario para un nuevo aprendizaje adaptativo y otro para recordar adaptaciones una vez aprendidas. Este circuito neuronal en la médula espinal que permite el aprendizaje motor es independiente del cerebro, descubrieron los expertos. Se trata de un gen específico expresado en los nervios espinales en la memorización de respuestas a amenazas potenciales.

El papel de la epigenética

Veinticuatro horas más tarde, repitieron la prueba de 10 minutos utilizando seis tipos diferentes de ratones genéticamente alterados para identificar los mecanismos probables que preservaron la memoria de la descarga eléctrica en los nervios espinales. Desactivaron un conjunto diferente de neuronas espinales para cada tipo de ratón para identificar qué partes controlan el aprendizaje y la memoria. Descubrieron que aquellas células nerviosas que carecían de un gen Ptf1a funcional, eran incapaces de adaptarse a la estimulación eléctrica. Por otro lado, desactivar el gen Ptf1a no revirtió lo que habían aprendido. Sin embargo, la desactivación de otro gen, el gen En1 sí que provocó que los ratones "olvidaran" cómo responder a las descargas eléctricas en las pruebas de seguimiento. Las neuronas implicadas en esta función estaban situadas en la parte inferior de la columna. Estas eran cruciales para recordar lo que habían aprendido los ratones. Silenciar estas neuronas tras la adaptación inicial hizo que la médula espinal fuera incapaz de recordar el ejercicio de evitación de descargas aprendido, borrando efectivamente la "memoria".

Al estimular las neuronas en la parte inferior de la columna vertebral, los científicos pudieron mejorar la memoria motora de los roedores en un 80%. Esto indica una capacidad de recuperación amplificada.

"Estos resultados no sólo desafían la noción predominante de que el aprendizaje motor y la memoria se limitan únicamente a los circuitos cerebrales, sino que demostramos que podemos manipular la memoria motora de la médula espinal, lo que tiene implicaciones para las terapias diseñadas para mejorar la recuperación después de un daño en la médula espinal", aclara la neuróloga.

El descubrimiento abre nuevas vías para el tratamiento de pacientes en recuperación de lesiones de la médula espinal y desafía lo que pensábamos que sabíamos sobre los circuitos neuronales fuera del cerebro.

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