La cognición más allá de las neuronas: los astrocitos como actores clave del cerebro

Durante mucho tiempo, el cerebro se ha estudiado y explicado casi exclusivamente a través de las neuronas. Ellas han sido las grandes protagonistas de la historia: las células capaces de transmitir impulsos eléctricos, formar circuitos, almacenar recuerdos y guiar nuestra conducta. A su alrededor quedaban otras células, como los astrocitos, consideradas durante décadas como un acompañamiento necesario, pero secundario: células de soporte, encargadas de nutrir, proteger y mantener en equilibrio el entorno neuronal.

Sin embargo, esa imagen ha quedado obsoleta. Actualmente, sabemos que los astrocitos no son simplemente observadores pasivos. Son células activas y dinámicas, que poseen una arquitectura extremadamente compleja y tienen la capacidad de comunicarse con las neuronas y de reaccionar a la actividad de los circuitos cerebrales. La investigación apoyada por una Beca Leonardo de la Fundación BBVA en su primera edición se centra precisamente en este cambio de perspectiva: comprender el cerebro no solo desde el punto de vista de las neuronas, sino también desde las células que interactúan con ellas. En el Laboratorio de Dinámica y Plasticidad del Circuito Glía-Neurona que dirijo en el Centro de Neurociencias Cajal CNC-CSIC (la nueva sede del Instituto Cajal), la investigación nace de una pregunta tan sencilla como desafiante: ¿y si para entender cómo aprendemos, recordamos o nos motivamos no fuera suficiente con estudiar sólo las neuronas?

Una parte importante de este trabajo se ha centrado en el núcleo accumbens, una región cerebral relacionada con la recompensa, la motivación, la toma de decisiones y los estados de ánimo. Esta zona ayuda a explicar cómo una señal del entorno puede adquirir valor: por ejemplo, una luz que anticipa una recompensa, un contexto que anuncia un peligro o una pista que activa una conducta aprendida.

Tradicionalmente, el núcleo accumbens se había estudiado casi exclusivamente desde el punto de vista neuronal. Sin embargo, el equipo de investigación decidió ampliar el foco y observar también qué papel desempeñan los astrocitos. Los resultados mostraron que estas células no responden todas igual. Los astrocitos del núcleo accumbens son capaces de distinguir señales procedentes de distintas regiones cerebrales, como el hipocampo, relacionado con la memoria; la amígdala, vinculada a las emociones; o la corteza prefrontal, implicada en la toma de decisiones. Esto significa que los astrocitos no funcionan como una masa uniforme. Al contrario, se organizan en redes específicas capaces de integrar información. El mapa del núcleo accumbens, por tanto, se vuelve más complejo: ya no puede entenderse solo como una red de neuronas, sino como un sistema coordinado en el que neuronas y astrocitos trabajan conjuntamente.

Células que actúan como ‘huellas’ de la memoria

Para estudiar esta organización fue necesario el desarrollo de nuevas herramientas. Una de ellas, llamada CaMPARI-GFAP, actúa como una especie de fotografía molecular de la actividad celular: permite identificar qué astrocitos se han activado durante un periodo concreto y con qué intensidad. Más adelante, el equipo desarrolló AstroLight, una herramienta que permite no solo marcar esos astrocitos activos, sino también manipularlos después.

Dicho de forma sencilla, AstroLight permite señalar qué células participaron en una experiencia y, más tarde, comprobar qué ocurre si se vuelven a activar o si se reduce su actividad. Gracias a esta tecnología, los investigadores pudieron estudiar un proceso habitual para cualquier cerebro: aprender que una señal predice una recompensa. En los experimentos, los animales aprendían que una luz estaba asociada a una solución dulce. Durante ese aprendizaje no se activaban todos los astrocitos del núcleo accumbens, sino solo un grupo concreto. Además, ese grupo se iba reclutando progresivamente a medida que avanzaba el aprendizaje.

Cuando los investigadores manipularon de forma selectiva esos astrocitos, también cambió la conducta motivada por la recompensa. Este resultado apunta a una conclusión relevante: los astrocitos no se limitan a acompañar la actividad neuronal. Algunos grupos de astrocitos participan activamente en la manera en que el cerebro aprende asociaciones importantes. A estos grupos funcionales se les denomina ensambles de astrocitos. La idea es importante porque rompe con una visión demasiado simple de la glía. Igual que no todas las neuronas cumplen la misma función, tampoco todos los astrocitos son equivalentes. Algunos parecen especializarse en circuitos y experiencias concretas.

Esta línea de investigación también ha llevado a proponer el concepto de astroengrama. En neurociencia, un engrama se entiende como la huella celular de una memoria: el conjunto de células que participa en almacenar o recuperar una experiencia. Los astrocitos podrían formar parte de esa huella de memoria.

Las implicaciones de esta forma de entender el cerebro van más allá de la biología básica. También pueden ayudar a comprender ciertas alteraciones cognitivas. En otro de sus estudios, el equipo observó que la exposición al THC, el principal componente psicoactivo del cannabis, durante la adolescencia altera un conjunto específico de astrocitos en circuitos relacionados con la memoria, la motivación y la recompensa. La adolescencia es una etapa de intensa reorganización cerebral y, por tanto, de especial vulnerabilidad. En modelos animales, la manipulación precisa de ese grupo de astrocitos modificó los déficits cognitivos asociados al THC. Estos resultados no implican una aplicación terapéutica inmediata, pero sí ofrecen un mapa más preciso de lo que ocurre en el cerebro. Para entender cómo protegerlo en etapas vulnerables, es necesario saber qué células y qué circuitos se alteran.

En conjunto, estos trabajos refuerzan una idea que hasta hace no mucho habría parecido secundaria: para comprender el cerebro no basta con estudiar las neuronas. En esa coordinación entre neuronas y astrocitos puede encontrarse una parte esencial de cómo aprendemos, recordamos y damos valor a lo que nos rodea.

Accede al archivo de Σ