Un estudio revisado por pares del Children's National Hospital y publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), exploro exactamente qué circuitos neuronales del cerebelo se ven afectados debido a las complicaciones que ocurren alrededor del momento del nacimiento y causan déficits de aprendizaje. y encontraron un tipo específico de neuronas, las células de Purkinje, que desempeñan un papel central.
Utilizando un enfoque multidisciplinario, entre neurocientíficos con neonatólogos diseñaron una forma novedosa y única de medir la actividad de las células de Purkinje en tiempo real en un modelo preclínico con relevancia para los humanos .
Los investigadores midieron la función del circuito neuronal emparejando la fotometría de fibra GCaMP6f, utilizada para medir la actividad neuronal en el cerebro de un sujeto en movimiento libre, que necesita viajar del punto A al punto B en una escalera horizontal con peldaños sensibles al tacto que registran el tipo y la longitud de los pasos. Al introducir un obstáculo repentino al movimiento, los investigadores observaron cómo el sujeto se las arregló y aprendió en consecuencia para evitar este obstáculo. Al tocar un tono alto justo antes de que se introdujera el obstáculo, los investigadores pudieron medir la rapidez con la que los sujetos pudieron anticipar el obstáculo y ajustar sus pasos en consecuencia. Los sujetos con lesión cerebral neonatal y modelos normales se sometieron a una serie de ensayos de aprendizaje mientras se monitoreaba simultáneamente la actividad cerebral. De esta manera, el equipo pudo cuantificar el aprendizaje locomotor dependiente del cerebelo y el comportamiento adaptativo,
Más allá de apreciar que las células de Purkinje normales son muy activas durante el movimiento, el equipo exploró porque las células de Purkinje de modelos preclínicos lesionados generalmente no respondían a ningún tipo de estímulo. Descubrieron que, si bien las células de Purkinje en sujetos lesionados respondían a bocanadas de aire, que generalmente indican al sujeto que comience a moverse, la disfunción en estas células era específica del período de aprendizaje adaptativo. Por ello a través de una inhibición quimiogenética, que silencio específicamente la actividad de las células de Purkinje neonatal, el equipo pudo imitar los efectos de la lesión cerebelosa perinatal.
Los resultados del estudio tienen implicaciones para la práctica clínica. A medida que la atención de los bebés prematuros continúa mejorando, los neonatólogos enfrentan nuevos desafíos para garantizar que los bebés no solo sobrevivan sino que prosperen. Se necesitan encontrar formas de prevenir los impactos de por vida que el parto prematuro produce en el cerebelo y el cerebro en desarrollo.