Parte I
INTRODUCCIÓN
Desde el trabajo pionero de Hubel y Wiesel en la década de 1960, el sistema visual se ha convertido en un paradigma clave para los estudios de plasticidad neuronal y el interés clínico adicional se deriva de los esfuerzos para encontrar mejores tratamientos para la ambliopía, un trastorno común del desarrollo de la visión que afecta entre el 2 al 4% de la población.
La ambliopía se define clínicamente como una disminución de la agudeza visual a pesar de la refracción óptima, en ausencia de una patología ocular persistente. Se debe a la interrupción del desarrollo visual normal en la infancia y se acompaña de uno o más factores ambliogénicos conocidos, como estrabismo, anisometropía y cataratas. Los factores ambliogénicos interfieren con el desarrollo normal de las vías visuales durante el período crítico de maduración. Se piensa que la ambliopía es causada por una falta de coincidencia entre las imágenes vistas por los dos ojos, lo que resulta en la supresión de la visión en un ojo. Debido a que la ambliopía es el resultado del mal desarrollo de la estructura y función de la corteza visual, es importante comprender el desarrollo cortical normal y la plasticidad para avanzar en su tratamiento.
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA PLASTICIDAD?
La neuroplasticidad es una propiedad inherente al sistema nervioso capaz de modificar su comportamiento y reorganizarse debido a cambios ambientales o lesiones (Gomez-Fernandez L, 2000), y es mayor en los primeros años de vida que en la etapa adulta. El sistema visual se adapta segundo a segundo a características del entorno visual como la luminancia, el contraste, el color y la velocidad del movimiento, pero también experimenta cambios de por vida, por ejemplo, en respuesta a la degradación de la información que entra por un ojo. Cada individuo necesita adaptarse a su entorno de una manera muy compleja para ser codificada en un conjunto de genes. Este proceso es especialmente importante durante la ontogenia; una vez que un individuo ha alcanzado la pubertad, generalmente está completo.
El período crítico es el tiempo durante la vida postnatal temprana, cuando el desarrollo y la maduración de las funciones cerebrales, como el procesamiento sensorial o el lenguaje, depende en particular de la experiencia o las influencias ambientales y está determinado por ésta. En ausencia de una estimulación adecuada durante este período, es posible que las funciones afectadas no se desarrollen adecuadamente o no se desarrollen en absoluto.
El enfoque de los estudios de las bases neurobiológicas de la plasticidad de la corteza visual, así como de su aplicación a condiciones clínicamente relevantes como la ambliopía, es la plasticidad de la dominancia ocular (DO), un cambio en la fuerza relativa de las respuestas neuronales a la estimulación del ojo izquierdo y derecho.
Por lo general, se analiza mediante la deprivación monocular (DM), el uso de parches o con la sutura de los párpados de un ojo.
La plasticidad de la DO en una escala de tiempo corta (de horas) implica cambios sinápticos, principalmente funcionales, que pueden ser reversibles, mientras que la plasticidad a largo plazo implica modificaciones estructurales que tienden a ser más persistentes
PLASTICIDAD FUNCIONAL
El trabajo de Bear y sus colegas estableció el receptor NMDA (de N-metil-D-aspartato) como un “detector de coincidencia”, el cual desempeña un papel clave en la mediación de al menos algunos aspectos de la plasticidad funcional, ya que el bloqueo de la función del receptor de NMDA eliminó el cambio de la DO hacia el ojo abierto que normalmente se observa después de la deprivación monocular durante el período crítico. Además, la plasticidad mediada por el receptor NMDA es bidireccional, de modo que los cambios en la transmisión sináptica causados por una forma de experiencia visual (por ejemplo, oscuridad total) pueden revertirse al exponerse a una forma diferente de experiencia (por ejemplo, un ciclo normal de día y noche). Se ha revelado el papel clave de la inhibición intracortical GABAérgica en el control del curso temporal del período crítico. El trabajo de Hensch y sus colegas demostró que se requiere un nivel umbral de GABA sináptico para abrir el período crítico, ya que los ratones que carecen de la enzima de síntesis de GABA decarboxilasa del ácido glutámico (GAD) 65 nunca exhiben plasticidad de la DO. La infusión en el córtex visual del agonista de GABA diazepam restaura la plasticidad DO en ratones knock-out (eliminar) GAD65 a cualquier edad. A la inversa, el logro de un nivel umbral de inhibición intracortical precipita el cierre del período crítico, por lo que los ratones knock-out GAD65 cuya transmisión GABAérgica se ha mejorado en una etapa temprana de la vida se vuelven insensibles a la privación monocular como adultos.
El trabajo posterior ha demostrado que es el equilibrio de excitación e inhibición (E/I) es el que controla el curso del tiempo del período crítico. Las intervenciones que mejoran o aceleran la maduración de la inhibición, como la sobreexpresión del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) o las benzodiazepinas, la hacen avanzar mientras que las intervenciones que retrasan o disminuyen la inhibición, como la crianza en oscuridad o la eliminación de GAD65, modifican el período crítico.
PLASTICIDAD ESTRUCTURAL
Las modificaciones sinápticas deben consolidarse para dejar un “rastro” dependiente de la experiencia duradera. Se sabe desde hace algún tiempo que la deprivación monocular conduce a una rápida remodelación de las fibras aferentes geniculocorticales, en particular una retracción de las que representan al ojo deprivado.
Frank Sengpiel, FLSW, DPhil Oxon. Profesor de Neurociencias
Adaptado de: Current Biology. 2014 Sep 22;24(18):R936-R940.
