Una nueva investigación demuestra que la médula espinal puede aprender y recordar movimientos de forma independiente, desafiando las opiniones tradicionales sobre su función y mejorando potencialmente las estrategias de rehabilitación para pacientes con lesiones de columna.
Una nueva investigación revela que las neuronas de la médula espinal tienen la capacidad de aprender y retener información independientemente del cerebro.
La médula espinal a menudo se describe simplemente como un conducto para transmitir señales entre el cerebro y el cuerpo. Sin embargo, la médula espinal puede aprender y recordar movimientos por sí sola.
Un equipo de investigadores del Centro de Investigación Neuroelectrónica de Flandes (NERF), con sede en Lovaina, ha detallado cómo dos poblaciones neuronales diferentes permiten que la médula espinal se adapte y recuerde el comportamiento aprendido de una manera completamente independiente del cerebro. Estos notables resultados fueron publicados en la revista Ciencias, arrojando nueva luz sobre cómo los circuitos espinales contribuyen al control y la automatización del movimiento. Estas ideas podrían ser relevantes para la rehabilitación de personas con lesiones de columna.
La desconcertante plasticidad de la médula espinal
La médula espinal modula y controla nuestras acciones y movimientos integrando diferentes fuentes de información sensorial, y puede hacerlo sin la intervención del cerebro. Además, las neuronas de la médula espinal pueden aprender a ajustar diferentes tareas de forma independiente, si se les da suficiente práctica repetida. Sin embargo, la forma en que la médula espinal logra esta notable plasticidad ha desconcertado a los neurocientíficos durante décadas.
Uno de estos neurocientíficos es la profesora Aya Takeoka. Su equipo en Neuroelectronics Research Flanders (NERF, un instituto de investigación apoyado por imec, KU Leuven y VIB) estudia cómo la médula espinal se recupera de las lesiones explorando cómo se conectan las conexiones neuronales y cómo funcionan y cambian a medida que aprendemos. Nuevos movimientos.
«Aunque tenemos evidencia de 'aprendizaje' dentro de la médula espinal a partir de experimentos que se remontan a principios del siglo XX, la pregunta de qué neuronas están involucradas y cómo codifican esta experiencia de aprendizaje sigue sin respuesta», dice el profesor Takeoka. .
Parte del problema es la dificultad de medir directamente la actividad de neuronas individuales en la médula espinal en animales que no están sedados sino despiertos y en movimiento. El equipo de Takeoka aprovechó un modelo en el que los animales entrenan movimientos específicos en cuestión de minutos. Al hacerlo, el equipo reveló un mecanismo específico del tipo de célula para el aprendizaje de la médula espinal.
Dos tipos específicos de neuronas.
Para investigar cómo aprende la médula espinal, el investigador doctoral Simon Lavaud y sus colegas en el laboratorio de Takeoka construyeron una configuración experimental para medir los cambios en la locomoción en ratones, inspirada en los métodos utilizados en estudios de insectos. «Evaluamos la contribución de seis poblaciones neuronales diferentes e identificamos dos poblaciones de neuronas, una dorsal y otra ventral, que median el aprendizaje motor».
“Estos dos grupos de neuronas se alternan”, explica Lavaud. «Las neuronas dorsales ayudan a la médula espinal a aprender un nuevo movimiento, mientras que las neuronas ventrales la ayudan a recordar y realizar el movimiento más tarde».
“Se puede comparar con una carrera de relevos dentro de la médula espinal. Las neuronas dorsales actúan como un primer corredor, transmitiendo información sensorial importante para el aprendizaje, luego las células ventrales toman el testigo, asegurando que el movimiento aprendido se recuerde y se ejecute sin problemas. .”
Aprendizaje y memoria fuera del cerebro
Resultados detallados publicados en CienciasMuestra que la actividad de las neuronas de la médula espinal se asemeja a diferentes tipos clásicos de aprendizaje y memoria. Descubrir estos mecanismos de aprendizaje será crucial, porque es probable que contribuyan a diferentes maneras en que aprendemos y automatizamos el movimiento, y también pueden ser relevantes en el contexto de la rehabilitación, dice la profesora Aya Takeoka: «Los circuitos que hemos descrito podrían proporcionar la medios para La médula espinal participa en el aprendizaje del movimiento y la memoria motora a largo plazo, los cuales nos ayudan a movernos, no solo en condiciones de salud normales sino especialmente durante la recuperación de lesiones cerebrales o de la médula espinal.
Referencia: “Dos clases de neuronas inhibidoras gobiernan la adquisición y recuperación de la adaptación sensoriomotora espinal” por Simone Lavaud, Charlotte Bishara, Mattia Dandola, Shu Hao Yeh y Aya Takeoka, 11 de abril de 2024, Ciencias.
doi: 10.1126/ciencia.adf6801
La investigación (el equipo) fue apoyada por la Fundación de Investigación de Flandes (FWO), la Acción Marie Skłodowska-Curie (MSCA), la Beca de Doctorado Taiwan-KU Leuven (P1040) y la Fundación de Investigación Mieloide Wings for Life.
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