NEUROCIÈNCIES

Cartografien el primer cablejat neuronal d’un ésser viu al complet

El descobriment obre noves vies en l’estudi de malalties mentals

Entre els membres de l’amplíssima comunitat científica dedicada a l’estudi de les ciències de la vida hi ha un gran consens: tot i que amb matisos -venen a dir-, l’estructura i la funció estan íntimament lligades; tant, que l’una condiciona, o si més no explica, l’altra. És així que l’estructura d’una ala, sigui d’una au o d’un insecte, explica el vol; o que l’estructura de l’ADN explica els gens o la de les proteïnes ho fa respecte dels enzims. Per als neurocientífics, la pregunta clau és si l’estructura del cervell ajuda a explicar la seva funció o, el que vindria a ser el mateix, si l’estructura del sistema nerviós revela com es comporten els animals. Si fos així, alteracions o malformacions de l’estructura i les seves connexions podrien explicar un gran nombre de malalties, sobretot vinculades a trastorns psiquiàtrics.

Dibuixar el mapa del sistema nerviós

Per resoldre aquesta qüestió sembla essencial, primer de tot, cartografiar el sistema nerviós i establir el diagrama precís de les seves connexions, com els seus components principals, les neurones, es connecten l’una amb l’altra per fer arribar els senyals al punt adient. I això és justament el que ha aconseguit el genetista molecular Scott Emmons, de l’Escola de Medicina Albert Einstein de Nova York. En un article publicat a la revista Nature aquesta setmana, l’investigador hi descriu “el primer esquema del cablejat complet del sistema nerviós d’un animal”. En aquest cas, del Caenorhabditis elegans, el minúscul nematode amb forma de cuc considerat un dels organismes model en laboratoris de tot el món.

L’estudi d’aquest primer diagrama complet descriu diferències notables entre els dos sexes -mascle i hermafrodita, considerat pels científics com la femella-, cosa que explicaria diferències de comportament entre l’un i l’altre. De la mateixa manera, l’establiment precís de les connexions neuronals en tot l’organisme, l’anomenat connectoma, suggereix, segons els autors, la hipòtesi de les anomenades connectopaties, és a dir, problemes causats per un “cablejat defectuós”.

La hipòtesi plantejada per Emmons sorgeix de la idea que alguns trastorns neurològics i psiquiàtrics, com ara l’esquizofrènia i l’autisme, podrien tenir en comú errors de connectivitat, és a dir, dèficits o malformacions que limiten la connexió entre les neurones a través de les sinapsis. En aquest sentit, Emmons recorda que s’ha constatat que hi ha diversos trastorns mentals associats a mutacions de gens que estarien vinculats a la connectivitat entre les neurones. “La connectòmica té el potencial d’ajudar-nos a entendre la base d’algunes malalties mentals i suggerir possibles vies per a noves teràpies”, raona.

Del model animal als humans

El C. elegans és un dels organismes model per excel·lència, juntament amb el Drosophila melanogaster, la popular mosca del vinagre, el peix zebra o el ratolí. La longitud d’aquest nematode és d’un mil·límetre escàs i està format per un miler de cèl·lules. El seu sistema nerviós és simple: 302 neurones en el sexe hermafrodita i 385 en el mascle. És la seva simplicitat el que el converteix en un dels millors models animals per entendre el cervell humà, per més que sigui més de mil milions de vegades més complex. Va ser el primer organisme multicel·lular a tenir el seu genoma complet seqüenciat i, en els últims anys, ha estat clau per entendre els mecanismes de l’envelliment o de diversos trastorns mentals.

Millorar la feina dels pioners

El primer mapa neuronal del C. elegans va ser descrit per Sidney Brenner, un dels premis Nobel (de medicina) més influents de la història. Tot i la transcendència dels treballs de Brenner, que es podrien resumir en l’expressió “la ment del cuc”, el fet de no considerar tots dos sexes els resta valor. “Tot i que les xarxes de sinapsis en els dos sexes són similars, algunes sinapsis difereixen en força, cosa que proporciona una base per entendre comportaments específics de cada sexe”, explica ara Emmons. Malgrat que les diferències sexuals essencials formen part de les funcions reproductives en mascles i femelles, s’ha vist una “sorprenent quantitat de sinapsis” entre neurones que són compartides pels dos sexes però que difereixen en la seva intensitat.

“Atès que el sistema nerviós del C. elegans conté moltes de les mateixes molècules que el sistema nerviós humà, tot el que aprenem d’aquest cuc ens pot ajudar a entendre el nostre sistema”, conclou l’investigador.

EDICIÓ PAPER 07/12/2019

Consultar aquesta edició en PDF