Las Bombas atómicas ayudan a resolver un misterio del cerebro.

Los hongos atómicos producidos en más de 500 pruebas nucleares durante la Guerra Fría pueden haber tenido un lado positivo, después de todo. Más de 50 años después, los científicos han encontrado una manera de utilizar los isótopos radiactivos de carbono liberado a la atmósfera por las pruebas nucleares que conformarse con un debate de larga duración en la neurociencia: ¿El cerebro humano adulto puede producir nuevas neuronas? Después de trabajar para perfeccionar su técnica durante más de una década, los investigadores informan que una pequeña región del cerebro humano involucrada en la memoria hace que nuevas neuronas aparezcan durante toda la vida, un proceso continuo de auto-renovación que puede ayudar al aprendizaje.

Durante mucho tiempo, el dogma científico sostuvo que nuestro cerebro no produce nuevas neuronas durante la vida adulta, dice Pasko Rakic, un neurocientífico de la Universidad de Yale, que no participó en el estudio. En 1998, sin embargo, un grupo de investigadores suecos informó de la primera evidencia de que las neuronas nacen continuamente durante toda la vida humana. Los investigadores inyectaron un compuesto que normalmente se utiliza para marcar la división de las células tumorales en  pacientes que se habían donado sus cerebros después de la muerte. Cuando los científicos examinaron el tejido cerebral postmortem, encontraron que  nuevas neuronas  habían hecho aparición durante la edad adulta. Las células se encuentran en una parte del hipocampo (un par de estructuras con forma de caballito de mar situadas profundamente dentro del cerebro y que está implicada en la memoria y el aprendizaje). El compuesto utilizado se descubrió más adelante que era tóxico y el experimento no se repitió.

Desde 1998, un número de estudios han demostrado que las nuevas neuronas se generan en la misma pequeña región del hipocampo en ratones y parecen jugar un papel importante en la memoria y el aprendizaje, dice Kirsty Spalding, un biólogo molecular en el Instituto Karolinska en Estocolmo y autor principal del nuevo estudio. Debido a que el trabajo de 1998 no fue confirmado por la investigación independiente, los científicos han discutido ferozmente sobre si el nacimiento de neuronas observada en los ratones también se produce en las personas.

Hace más de 10 años, el asesor de Spalding, Jonas Frisén, investigador de células madre en el Instituto Karolinska y coautor del estudio, instó a tomar en un proyecto destinado a resolver este debate con un enfoque poco convencional. El método, que ha desarrollado Spalding durante más de una década, depende de un pulso masivo de isótopos radiactivos de carbono-14 liberados por las explosiones nucleares en la década de 1950 y 60, duplicando la cantidad de carbono 14 en la atmósfera. Este pulso se detuvo con el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares de 1963, que prohibía las pruebas sobre tierra de las armas nucleares, pero los isótopos inestables de  carbono-14 están constantemente descomponiéndose. Dado que las células incorporan carbono de la atmósfera en su ADN cuando se dividen, la proporción de carbono-14 que se descompone en otro más estable de carbono-12 actúa como un cronómetro que sirve para datar cuando nació la célula.

Spalding ha utilizado esta relación para determinar la edad de los dientes en las investigaciones forenses y el índice de rotación de las células de grasa . Pero tenía que mejorar la sensibilidad de la técnica para que pueda detectar la razón isotópica en el ADN. A lo sumo, el isótopo está presente en sólo una de cada 15 neuronas, dice ella, por lo que es difícil de detectar en pequeñas cantidades de tejido.

En los primeros 5 años, Spalding trabajó en la búsqueda de una forma eficaz de separar los aproximadamente 20 millones de neuronas de otros tipos de células del hipocampo y después extraer su ADN. Al descubrir que ella podría utilizar una máquina de clasificación de células activadas por fluorescencia para distinguir las células no neuronales de las neuronas, haciéndolas brillar en diferentes colores fue "un punto culminante," dice ella. Los siguientes 5 años los pasó en gran parte en la búsqueda de maneras de purificar las muestras de ADN y extraer y analizar los átomos de carbono que utilizando aceleradores de partículas de alta potencia. "Hemos estado muchos años sin ningún resultado", dice Frisén. "Fue divertido, pero frustrante."

Finalmente, después de depurar la técnica, Spalding decidió que era hora de probar en algunos tejidos cerebrales humanos. Ella y sus colegas extrajeron hipocampos de 55 personas fallecidas que habían dado su cosentimiento. A continuación, muelen las muestras de tejido, las células ordenadas, y se extrajeron el ADN. Después, se envía el material genético purificado al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, donde se reduce a gránulos de carbono puro y se divide en diferentes isótopos de carbono en un acelerador de partículas, lo que permite a los investigadores calcular la relación entre el carbono-12 y de carbono-14.

Spalding, Frisén, y sus colegas crearon un modelo matemático de estimación, basado en la tasa de recambio celular dentro de las neuronas del hipocampo. Más de un tercio de las neuronas del hipocampo fueron reemplazadas con regularidad, con alrededor de 1.400 neuronas nuevas cada día durante la edad adulta . "Algunas células están muriendo, algunos están siendo reemplazados," dice Spaulding. "Hay un flujo constante de la vida y la muerte."

"Se trata de una espectacular confirmación independiente" del estudio de 1998 que sugería que las nuevas neuronas nacen en la edad adulta, escribe Gerd Kempermann, neurólogo en el Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas en Dresden, en un correo electrónico. "Es probable que se  resuelva la eterna cuestión ."

Kempermann dice que según sus estudios y otros, en ratones, indican que las nuevas neuronas regeneradas adultas tienen una función específica en el hipocampo-por ejemplo, para ayudar a que el cerebro distingua entre las cosas que pertenecen a la misma categoría, o la comparación de la información nueva con lo que ya ha aprendido de la experiencia. La capacidad de distinguir entre los Beatles y los Rolling Stones, poder identificar las "bandas de rock," es un ejemplo de este tipo de tareas en los seres humanos, dice Frisén.

Hay otra posibilidad, sin embargo: Nuestra capacidad para reemplazar las neuronas del hipocampo podría ser un vestigio evolutivo que no es tan importante hoy en día, dice Rakic. Argumenta que la supervivencia humana puede haber dependido no tanto en nuestra capacidad de producir nuevas neuronas, sino en nuestra capacidad de mantener las antiguas con el fin de acumular recuerdos durante toda la vida. En comparación con los peces, ranas, reptiles y aves, algunas de las cuales pueden regenerar estructuras enteras del cerebro, dice, "es interesante que la rotación neuronal en humanos se limita a una sola población de neuronas en una sola estructura relativamente pequeña, y vale la pena examinar por qué sucede esto ".

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