Nuevo estudio del sistema límbico para entender los trastornos mentales

El sistema límbico constituye la parte del cerebro que elabora nuestras emociones, es decir, valora lo que percibimos como placentero o, por el contrario, como perjudicial. Este sistema es fundamental para la supervivencia de los animales, ya que les hace huir en caso de peligro pero, a su vez, su mal funcionamiento genera fobias, ansiedad o depresión. La amígdala es la encargada de correlacionar las experiencias percibidas con los datos del estado interno (señales de placer o aversión) para proporcionarles un valor emocional que retroalimenta a los centros corticales y subcorticales para tomar una decisión y generar una respuesta somática y visceral, ajustando la reacción y creando una memoria. Eso hace que la próxima vez que se reciba ese estímulo (un olor, sonidos, imágenes…) haya una respuesta automática e inconsciente que provocará la huida o el acercamiento. Cuando en esta percepción hay una alteración, la persona puede sentir miedo ante situaciones que no son realmente amenazantes, de manera que el cuerpo responde aumentando la frecuencia cardíaca, respiratoria, liberando hormonas del estrés, etc. Es decir, la alteración de este sistema se encuentra en la base de diferentes tipos de trastornos mentales como las fobias, ansiedad y el estrés postraumático, pero también el autismo, la esquizofrenia y la depresión.

Con el fin de conocer mejor a nivel molecular las variedades de neuronas que componen la región amigdalina, así como de sus conexiones, un equipo de investigadores del Departamento de Anatomía Humana y Psicobiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Murcia, liderado por la investigadora principal Elena García Calero, iniciaron el pasado mes de enero el proyecto ‘Transcriptómica de célula única para un nuevo modelo funcional de la amígdala de mamíferos en el contexto del conectoma límbico’. Se trata de una continuación del grupo de investigación del profesor Luis Puelles, catedrático emérito de la Universidad de Murcia, un neurocientífico de prestigio internacional, con el que la investigadora publicó recientemente una nueva forma de interpretar la región de la amígdala del cerebro, que es el centro de este proyecto, reconociendo nuevas poblaciones celulares no descritas hasta la fecha, y proponiendo un modelo morfológico más eficiente para la interpretación conectiva de esta área. Completan el equipo el profesor titular de la Universidad de Murcia Faustino Marín San Leandro y la investigadora postdoctoral Andrea Lara López González.

Han centrado este proyecto en el conectoma (sistema) límbico y en un complejo nuclear de dicho sistema que es la amígdala. El conectoma límbico está integrado por diferentes regiones cerebrales, por ejemplo, áreas corticales, como la corteza prefrontal medial, y regiones subcorticales como el hipotálamo, el tálamo, y áreas del tronco encefálico. Interrelacionando todas estas estructuras, se encuentra la amígdala.

«Nuestro objetivo en este proyecto es proporcionar un escenario más detallado de las diferentes poblaciones celulares amigdalinas desde un punto de vista molecular, para comprender mejor la función de la amígdala e iluminar el trasfondo molecular/estructural de los trastornos mentales relacionados con ella, empleando como modelo animal el ratón», indica García. Para ello, harán uso de técnicas de secuenciación de ARN de célula única (scRNAseq), marcado retrógrado de conexiones y cartografía molecular para desarrollar mapas de células amigdalinas paliales. «Esto nos permitirá conocer mejor qué puede fallar cuando aparece la enfermedad», indica.

El proyecto cuenta con el respaldo de la Fundación Séneca, con un tiempo estimado de desarrollo de 3 años y una concesión de 146.000 euros.

Recopilar datos

La transcriptómica forma parte de las nuevas tecnologías denominadas ómicas que permiten generar una gran cantidad de datos en poco tiempo y con pocos experimentos, para entender cómo funcionan los seres vivos. En el caso de este proyecto, los investigadores emplean la transcriptómica de célula única para conocer qué genes se están expresando en cada célula en una determinada región del cerebro.

«Conociendo esta información, podemos ser capaces de explicar qué hace que una célula o población celular no funcione correctamente provocando la aparición de la enfermedad», indica Elena García. Además, es necesario un conocimiento profundo de la morfología del sistema nervioso central para la correcta interpretación de los resultados, algo en lo que el equipo de investigación es un grupo de referencia internacional con gran experiencia en el campo.

Desde el inicio del proyecto en enero, han comenzado poniendo a punto las técnicas que van a emplear, es decir, la secuenciación de célula única en la región de la amígdala utilizando como modelo animal el ratón. También van a hacer uso de técnicas de trazado de conexiones para ver su conectividad con otras partes del sistema límbico, comparando con datos existentes en bases de datos internacionales.

Este trabajo lo están realizando en los diferentes servicios centrales que ofrece la Universidad de Murcia, como son el Servicio de Experimentación Animal y el Servicio de Cultivo de Tejidos, que están ubicados en el recién estrenado Campus de Ciencias de la Salud, en El Palmar, así como el Servicio de Biología Molecular, en el Campus de Espinardo, donde se encuentra la plataforma que hace posible la realización de los experimentos de secuenciación de célula única. Se trata de un trabajo en equipo que implica a diferentes trabajadores de la Universidad y que contribuyen con apoyo técnico y gestión administrativa del proyecto.

Conocer las poblaciones celulares

La misión del proyecto es acercarse a los componentes del sistema amigdalino a un nivel de detalle superior al conocimiento previo y entender mejor su funcionamiento en un individuo sano. «Buscamos conocer las poblaciones neuronales que integran la amígdala, un centro neural con más de 20 partes reconocibles en nuestro modelo, a nivel de su especialización molecular», afirma la investigadora principal. Esto implica conocer la presencia y ubicación en estas poblaciones celulares de los receptores de neuromoduladores del sistema nervioso central como son la serotonina, dopamina, los glucocorticoides, etc., que son accesibles a la neurofarmacología. Además, pretenden analizar las complejas conexiones de estas poblaciones celulares concretas con otras regiones corticales que integran el sistema límbico, como es la corteza prefrontal medial, que es un área del cerebro de toma de decisiones. «Todo este trabajo nos va a permitir entender mejor el sistema de computación del conectoma límbico -la evaluación vivencial emocional normal-, y quizá empezar a comprender los desórdenes mentales resultantes cuando este sistema se desequilibra», aclara.

La investigación como solución

El proyecto ‘Transcriptómica de célula única para un nuevo modelo funcional de la amígdala de mamíferos en el contexto del conectoma límbico’ surge en un momento en el que la salud mental merece ser abordada. «Tenemos que hacer frente al reto a través de la investigación, porque cuanto más investiguemos y aprendamos sobre el funcionamiento de los sistemas que se encuentran en la base de los desórdenes mentales, mejor seremos capaces de idear y aplicar terapias efectivas», indica la investigadora, recalcando la importancia de la aplicación clínica de este tipo de proyectos.

La idea del Grupo a largo plazo es construir un mapa molecular de las diferentes regiones que integran el sistema límbico, no sólo la amígdala, sino también algunas áreas corticales relacionadas, como la corteza prefrontal medial, la corteza del cíngulo, algunas regiones subcorticales. «Estableceremos el detalle de las conexiones de todas estas poblaciones celulares entre sí, identificadas por su singular perfil molecular, lo que nos permitirá construir modelos informáticos que faciliten la simulación de alteraciones en alguno de los componentes del sistema para entender su posible repercusión patológica en el funcionamiento global del sistema», añade.