Una pequeña población de neuronas tiene la llave maestra para el reloj del cuerpo

Biólogos de la Universidad de Washington en San Luis, Estados Unidos, han desbloqueado una cura para el jet lag en ratones activando un pequeño subconjunto de las neuronas involucradas en el establecimiento de ritmos diarios, como se informa en una publicación en la edición digital de este jueves de 'Neuron'.

Todas las funciones corporales esenciales están altamente sincronizadas con la hora local según el reloj diario o circadiano del cuerpo. Una pequeña mancha en la parte inferior del cerebro, cerca del techo de la boca, nos recuerda que debemos despertarnos y dormirnos a una hora regular todos los días. Este reloj maestro se conoce como el núcleo supraquiasmático o SCN.

Cuando se altera este sistema, mediante el trabajo por turnos o al cruzar zonas horarias, por ejemplo, las 20.000 neuronas del SCN tienen dificultades para ajustar el cuerpo al nuevo horario. Estimular solo el 10 por ciento de estas neuronas para activar el patrón correcto de actividad eléctrica hizo que los ratones cambiaran rápidamente al nuevo horario diario, según hallaron los investigadores de este trabajo.

"Al igual que nuestro reloj es bueno para mantener el tiempo, es inútil a menos que pueda establecerlo a la hora local", dice uno de los autores, Erik Herzog, profesor de Biología en Artes y Ciencias. "Nos preguntamos cómo se ajusta el reloj corporal a su hora local", relata Herzog, quien junto a sus colegas de laboratorio sospechó que un pequeño subconjunto de neuronas SCN está involucrado. Estas neuronas producen un polipéptido intestinal vasoactivo o VIP, un compuesto esencial que usan para comunicarse y sincronizar sus ritmos diarios entre sí.

"Planteamos la hipótesis de que las neuronas VIP son como las abuelas que se encargan de decirle a todos qué hacer", pone como ejemplo Herzog. Solo hay unas 2.000 neuronas VIP en el SCN de personas y ratones. Para probar esta idea, Cristina Mazuski, estudiante graduada en el laboratorio Herzog, desarrolló una forma de caracterizar los patrones normales de la activación diaria de las neuronas VIP.

Registrando los potenciales de acción de un milisegundo de longitud de un conjunto de neuronas, los investigadores pudieron identificar dos clases de neuronas VIP. Las neuronas tónicas VIP se dispararon a un ritmo constante con intervalos igualmente espaciados entre cada episodio de activación y las neuronas irregulares VIP se activaron en dobletes o tripletes con intervalos igualmente espaciados después de cada doblete o triplete.

Entonces, los científicos probaron si la activación de las neuronas VIP cambiaría el horario diario del SCN y los ratones. Para llevar a cabo el experimento, los investigadores mantuvieron a los ratones en total oscuridad durante todo el día y toda la noche sin pistas ambientales sobre la hora que era. Usando una herramienta llamada optogenética, activaron solo las neuronas VIP a la misma hora todos los días, un procedimiento que simulaba volar a una nueva zona horaria.

"Éste fue un paso importante para entender cómo el SCN mantiene a los organismos sincronizados con su horario de luces local", subraya Mazuski. Al probar los diferentes patrones de activación de las neuronas VIP, los autores descubrieron que los ratones superaron el desfase horario más rápido cuando las neuronas VIP se activaron para un encendido de forma irregular. Los ratones fueron más lentos para adaptarse a la nueva hora local cuando sus neuronas VIP se excitaron con patrones reconstituyentes.

"Encontramos que el patrón irregular causa que las neuronas VIP liberen su VIP --dice Herzog--. VIP, creemos, es el jugo que es capaz de cambiar el reloj más rápido". "Realmente, estamos empezando a entender cómo el sistema de sincronización en el cerebro está conectado entre sí, y encontramos que el código utilizado por las neuronas VIP es realmente clave para establecer nuestro horario diario", apunta.