Los individuos de un modelo experimental que carecen de la proteína calcineurina en el cerebro tienen oscilaciones hiperactivas de las ondas cerebrales en el hipocampo durante el descanso y son incapaces de reproducir mentalmente una ruta que acaban de recorrer en comparación con los normales.
Los pacientes con esquizofrenia, por lo general, sufren de una crisis de pensamiento organizado, a menudo acompañada de delirios o alucinaciones.
Anteriormente, se han detectado mutaciones en el gen de la calcineurina en algunos pacientes con esquizofrenia y, hace diez años, investigadores del MIT dirigidos por Susumu Tonegawa, profesor de Biología y Neurociencia, crearon modelos experimentales que carecían del gen de calcineurina en el cerebro anterior, de forma que mostraron varios síntomas conductuales de la esquizofrenia, como deterioro de la memoria a corto plazo, déficit de atención y comportamiento social anormal.
En el nuevo estudio, publicado en la revista Neuron, Tonegawa y su equipo del Centro para Circuitos Neurales Genético RIKEN-MIT en el Instituto Picower del MIT para el Aprendizaje y la Memoria registraron la actividad eléctrica de las neuronas individuales en el hipocampo de estos sujetos a medida que corrían a lo largo de una pista.
Estudios previos han demostrado que en individuos normales estas 'células de lugar' en el hipocampo, que están vinculadas a lugares específicos a lo largo de la pista, se encienden en la secuencia cuando los sujetos hacen pausas en la realización del curso. Esta repetición mental también se produce cuando están durmiendo y tiene lugar en asociación con las oscilaciones de las ondas cerebrales de muy alta frecuencia conocidas como eventos de ondulación.
En los que carecen de calcineurina, la actividad cerebral era normal cuando corrían, pero en el momento en el que se detuvieron, sus eventos de onda eran mucho más fuertes y más frecuentes. Por otra parte, la puesta en marcha de las células de lugar aumentó anormalmente y sin ningún orden en particular, lo que indica que no podían repetir la ruta que acababan de recorrer.
Este modelo ayuda a explicar algunos de los síntomas que se observan en la esquizofrenia, según los investigadores. 'Creemos que en este modelo experimental es posible que tengamos algún tipo de indicación de que se produce un proceso de pensamiento desorganizado, dice Junghyup Suh, científico de investigación en el Instituto Picower y uno de los autores principales del artículo. Durante los eventos de onda en individuos normales sabemos que hay un evento de repetición secuencial. Este modelo mutante no parecen tener ese tipo de repetición de una experiencia anterior'.
Los investigadores especulan que en sujetos normales el papel de la calcineurina es suprimir las conexiones entre las neuronas, conocidas como sinapsis, en el hipocampo. En los que carecen de calcineurina, un fenómeno conocido como potenciación a largo plazo (LTP) se hace más prevalente, causando sinapsis más fuertes, mientras el efecto contrario, conocido como depresión a largo plazo (LTD), se suprime.
'Parece que esta anormalmente alta LTP tiene un impacto en la actividad de estas células especialmente durante los periodos de descanso o posteriores de exploración. Eso es una especificidad muy interesante', subraya Tonegawa. Estos expertos creen que la hiperactividad anormal que encontraron en el hipocampo puede representar una alteración de la 'red en modo automático' del cerebro, una red de comunicaciones que conecta el hipocampo, la corteza prefrontal (donde se produce la mayor reflexión y planificación) y otras partes de la corteza.
Esta red es más activa cuando una persona está descansando entre las tareas orientadas a objetivos. Cuando el cerebro se centra en un objetivo o una actividad específica, la red de modo predeterminado es rechazada, pero se hiperactiva en los pacientes esquizofrénicos antes y durante las tareas que requieren del cerebro para enfocar, y los pacientes no logran buenos resultados en estas tareas.