Adentrándonos en el hipocampo humano

Existen miles de millones de células nerviosas o neuronas en el cerebro y cada una de ellas puede formar miles de conexiones, también llamadas sinapsis, con otras neuronas. Esto implica que hay billones de sinapsis en el cerebro que permiten que la información se procese y transmita en diversas regiones del cerebro.

Estudiar la disposición individual de cada neurona en el cerebro y las conexiones que se establecen entre ellas es extremadamente difícil debido a su complejidad. Si bien contamos con herramientas que permiten obtener imágenes de todo el cerebro y medir la actividad en diferentes regiones (nivel macroscópico), las sinapsis sólo se pueden visualizar utilizando rodajas finas de tejido cerebral, mediante microscopia electrónica (nivel nanoscópico).

En el presente estudio, se ha investigado una parte del cerebro humano llamada hipocampo, que es fundamental para la memoria, el aprendizaje y la orientación espacial, y es una de las regiones que primero se afecta en la enfermedad de Alzheimer y que también está involucrada en la epilepsia del lóbulo temporal (la forma más común de epilepsia farmacoresistente). Es cierto que existen numerosos estudios en animales de experimentación, pero el problema es cómo se puede extrapolar la información obtenida en animales de experimentación de manera fiable al ser humano (nuestro cerebro no es simplemente un cerebro de ratón grande). Por lo tanto, estudiar el cerebro humano directamente es uno de los grandes objetivos en Neurociencia. Sin embargo, uno de los principales problemas a los que nos enfrentamos es la escasa disponibilidad de tejido cerebral humano adecuado para el estudio de las sinapsis. Afortunadamente, en algunas ocasiones, el tejido cerebral de individuos neurológicamente normales que se dona tras su muerte (tejido postmortem) puede emplearse en este tipo de estudios nanoscópicos (por ejemplo, es imprescindible que el tiempo que transcurre entre la muerte y la extracción del cerebro sea muy corto, al menos inferior a 4h). El uso en investigación de estas donaciones nos permite comprender mejor las sinapsis en el cerebro normal y sus posibles alteraciones asociadas con diversas enfermedades neurológicas.

En un trabajo internacional liderado por investigadores del Laboratorio Cajal de Circuitos Corticales del Centro Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), el Instituto Cajal, CSIC de la UPM, y de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) se han mapeado sinapsis en el hipocampo humano normal en tres dimensiones, proporcionando la primera descripción detallada de la organización sináptica en esta parte del cerebro. Utilizando microscopios electrónicos de última generación y muestras de tejido cerebral obtenidas tras la muerte del individuo, han visualizado casi 25.000 conexiones entre neuronas. Su análisis mostró que las sinapsis estaban más densamente empaquetadas en algunas capas del hipocampo que en otras. Aunque se observaron muchos tipos diferentes de conexiones, la mayoría de las sinapsis eran excitadoras y se establecían con las "espinas" dendríticas, estructuras microscópicas que fueron descubiertas por Cajal.

Más allá de sus implicaciones para un mejor entendimiento del funcionamiento normal y patológico del cerebro, este trabajo supone un gran avance en la creación de modelos computacionales del cerebro que permitan replicar la estructura de este órgano y su actividad por ordenador.

Marta Montero-Crespo, Marta Dominguez-Alvaro, Patricia Rondon-Carrillo, Lidia Alonso-Nanclares, Javier DeFelipe, Lidia Blazquez-Llorca. Three-dimensional synaptic organization of the human hippocampal CA1 field. Neuroscience. https://doi.org/10.7554/eLife.57013