Aunque nuestro cerebelo (en beige) representa sólo el 10% del volumen de nuestro cerebro,
concentra la mayoría de sus neuronas
El equilibrio
La relación entre el cerebelo y el movimiento se conoce desde el siglo XIX. Los pacientes que sufrían traumatismos en esta región del cerebro tenían dificultades evidentes con el equilibrio y el movimiento, lo que no dejaba lugar a dudas sobre su papel esencial en la coordinación del movimiento.
Imagine su cerebro como una fábrica. Hay innumerables engranajes diminutos, cintas transportadoras y obreros burlones, cada uno al servicio de un único propósito: moverse por el mundo. Y aunque su sistema de equilibrio implica a varias partes de su cerebro, la principal parte del cerebro que controla el equilibrio es el cerebelo. Controla una serie de funciones, como el movimiento, el habla, el equilibrio y la postura. Pero el cerebelo no trabaja solo. Hay otras partes del cerebro que también contribuyen a las funciones de equilibrio, como el llamado sistema vestibular.
Durante unos dos siglos, la comunidad científica creyó que el cerebelo se dedicaba exclusivamente al control del movimiento. Sin embargo, en las últimas décadas se ha producido un cambio de opinión, ya que los investigadores han revelado detalles del papel de esta estructura en la cognición, el procesamiento emocional y el comportamiento social.
El sistema vestibular
Piense en el sistema vestibular como en un servicio de mensajería. Situado en el oído interno, el sistema vestibular proporciona al cerebro información sobre aspectos como el movimiento, la posición de la cabeza y los movimientos bruscos. Esto le ayuda a mantener el equilibrio asegurándose de que su cerebro procesa la posición de su cuerpo cada vez que cambia. En general, el sistema vestibular le ayuda a mantener el sentido del equilibrio, evitando caídas y mareos.
La porción periférica del sistema vestibular es una parte del oído interno que actúa como un acelerómetro en miniatura y un dispositivo de guía inercial, transmitiendo continuamente información sobre los movimientos y la posición de la cabeza y el cuerpo a centros integradores situados en el tronco encefálico, el cerebelo y las cortezas sensoriales somáticas.
Aunque normalmente no somos conscientes de su función, el sistema vestibular es un componente clave tanto de los reflejos posturales como de los movimientos oculares. Si el sistema está dañado, el equilibrio, el control de los movimientos oculares cuando la cabeza está en movimiento y el sentido de la orientación en el espacio se ven afectados negativamente.
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El cerebelo es nuestro “pequeño cerebro” – Conexión con los centros de recompensa del cerebro
Investigadores de la Facultad de Medicina Albert Einstein, Universidad de New York, demuestran en un estudio, publicado en la revista Science de enero 2019, que un circuito recién identificado conectando el cerebelo con los centros de recompensa del cerebro en ratones podría ayudar a los científicos a entender el autismo y la adicción.
Se han realizado trabajos de neuroimagen en humanos que demuestran que el cerebelo interviene en el procesamiento cognitivo y el control emocional, y las investigaciones en animales han revelado, entre otras cosas, que la estructura es importante para el desarrollo normal de las capacidades sociales y cognitivas. Los investigadores también han relacionado la alteración de la función del cerebelo con la adicción, el autismo y la esquizofrenia.
Aunque muchos de estos hallazgos sugerían que el cerebelo desempeñaba un papel importante tanto en el comportamiento relacionado con la recompensa como en el comportamiento social, faltaba un mecanismo neural claro que explicara este vínculo.
Los investigadores habían centrado su trabajo en el papel del cerebelo en la coordinación motora hasta que descubrieron la literatura sobre las funciones no motoras de la estructura mientras revisaban subvenciones. Intrigados por los vínculos del cerebelo con trastornos como el autismo y la adicción, se propusieron investigar si podría comunicarse directamente con el ATV, una zona del cerebro previamente relacionada con estos trastornos.
Investigaciones anteriores en el laboratorio habían insinuado que podría haber conexiones inesperadas entre el cerebelo y otras partes del cerebro. Concretamente, al examinar los circuitos cerebrales subyacentes a la distonía – un trastorno del movimiento que provoca contracciones musculares incontrolables – en ratones. El equipo descubrió que el cerebelo se comunicaba directamente con los ganglios basales – implicados en funciones de movimiento, motivación y recompensa –, para controlar movimientos complejos.
Para investigar el vínculo entre el cerebelo y el ATV, el equipo inyectó primero en las células cerebelosas de ratones virus del herpes, que actúan como centinelas móviles al saltar a través de las sinapsis – los diminutos huecos entre las células cerebrales – mientras llevan etiquetas fluorescentes. Este experimento reveló que varias neuronas del ATV se iluminaban con los marcadores fluorescentes, lo que indicaba que las células de esta región cerebral recibían, en efecto, conexiones directas del cerebelo. A continuación, mediante optogenética – un método que permite a los científicos activar o desactivar células específicas de una vía neuronal con destellos de luz –, los investigadores demostraron que la estimulación de las neuronas cerebelosas podía activar células del ATV.
Los investigadores afirman que estos hallazgos sugieren que esta vía podría estar implicada en el comportamiento adictivo. Señalan que este último experimento se ha utilizado mucho para estudiar la adicción a las drogas en animales, y que el grupo planea nuevos estudios. Un experimento futuro podría suministrar cocaína a roedores para ver si la inhibición de la vía entre el cerebelo y el ATV puede manipular los comportamientos adictivos.
Curiosamente, el equipo descubrió que estimular este circuito no aumentaba las interacciones de los roedores con un animal desconocido. Según los autores, esta observación sugiere que la vía no aumenta necesariamente los comportamientos pro-sociales, sino que hace que los objetos inanimados, por ejemplo, sean tan gratificantes como interactuar con otros.
Este estudio es una de las demostraciones más claras e interesantes de que el cerebelo interviene en el control de funciones no motoras de alto nivel. Pero este trabajo se ha hecho en ratones; ahora hay que ver si ocurre en humanos.
Según los investigadores, seguir estudiando el circuito cerebelo-ATV podría ayudar algún día a los científicos a tratar diversos trastornos. Este circuito podría manipularse – utilizando técnicas como la estimulación magnética transcraneal o la estimulación cerebral profunda – en individuos con adicción o autismo. Pero es necesario investigar más antes de que estas intervenciones se hagan realidad y, por ahora, el equipo planea probar algunos de estos métodos en ratones.
Creen que en los próximos años veremos que el cerebelo desempeña un papel cada vez más destacado en funciones no motoras, como el procesamiento cognitivo y emocional.
Descubrimiento de una nueva función del cerebelo – su papel en la memorización de experiencias emocionales
Neurocientíficos de la Universidad de Basilea (Suiza) en un estudio, publicado en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) en octubre 2022, han identificado una función emocional y cognitiva del cerebelo desconocida hasta ahora, ampliando considerablemente nuestros conocimientos sobre este órgano vital.
El cerebro humano, centro de nuestras emociones, pensamientos y acciones, sigue siendo un territorio inexplorado pese a los avances tecnológicos y científicos.
El objetivo del presente estudio era determinar si el cerebelo y las conexiones cerebelo-cerebrales están involucradas en el fenómeno de la memoria episódica superior para la información visual que provoca emociones.
Una nueva dimensión
Los resultados fueron reveladores. Las imágenes emocionales, tanto positivas como negativas, se recordaban con mayor claridad que las neutras, además, el cerebelo mostró una actividad significativa durante la consolidación de estos recuerdos, trabajando en conjunto con estructuras conocidas por su papel en la memoria y las emociones, como la amígdala y el hipotálamo.
El puente
El hallazgo reveló que las conexiones del cerebelo no solo se limitan a las áreas motoras del cerebro, sino que también interactúa con regiones involucradas en funciones cerebrales superiores.
Además, los investigadores demostraron que el cerebelo estaba más estrechamente vinculado a distintas áreas del cerebro durante el aumento del almacenamiento de imágenes emocionales. Por ejemplo, recibe información del giro cingulado, que desempeña un papel importante en la percepción y evaluación de los sentimientos. El cerebelo también envía señales a la amígdala y al hipocampo, ambos implicados en el almacenamiento de la memoria. Por tanto, el cerebelo forma parte de una red cerebral cuyo objetivo es mejorar el almacenamiento de la información emocional.
Los especialistas destacan que este descubrimiento podría ser fundamental para comprender mejor trastornos psiquiátricos como el estrés postraumático o el autismo, caracterizados por alteraciones en los circuitos emocionales del cerebro. Al identificar el papel del cerebelo en estas funciones, se abren nuevas posibilidades terapéuticas para abordar estas afecciones desde una perspectiva innovadora.
Estos hallazgos amplían el conocimiento sobre el papel del cerebelo en los procesos cognitivos y emocionales, desafiando su consideración exclusiva como una región motora.
Éste avance destaca la complejidad y versatilidad del cerebro humano, recordándonos que incluso órganos bien estudiados aún guardan secretos por descubrir. La investigación representa un paso significativo hacia una comprensión más profunda de nuestra biología y emociona a la comunidad científica con las promesas de futuros descubrimientos.
El cerebelo, maestro de las emociones y el movimiento
Investigadores, en la reunión anual de la Sociedad de Neurociencia, celebrada en Washington en noviembre de 2023, organizaron un simposio sobre las nuevas funciones del cerebelo no relacionadas con el control motor.
A lo largo de décadas, los neuro-científicos han llegado a comprender en detalle cómo los exclusivos circuitos neuronales del cerebelo controlan la función motora.
Neurólogos, en la revista científica Brain de 1998, informaron de una amplia gama de discapacidades emocionales y cognitivas en pacientes con lesiones cerebelosas. Por ejemplo, en 1991, tras un accidente que dañó su cerebelo, una estudiante ya no podía escribir, realizar cálculos mentalmente o incluso nombrar objetos cotidianos. Su estado de ánimo estaba atenuado. Perdió sus habilidades sociales, se desnudaba en los pasillos del hospital y hablaba como un bebé.
Este caso, como otros similares, dejó perplejos a los autores. Anteriormente se pensaba que las funciones cognitivas y emocionales denominadas de «alto nivel” – hablar, escribir, interactuar socialmente –residían en la corteza cerebral y el sistema límbico, un conjunto de regiones situadas por debajo de la corteza y notablemente implicadas en la gestión de las emociones.
Nuevas técnicas experimentales demostraron que, además de controlar el movimiento, el cerebelo regula otros comportamientos complejos, como la interacción social, la agresividad, la memoria de trabajo, el aprendizaje, las emociones y muchos otros.
En el simposio, los investigadores compartieron una serie de fascinantes descubrimientos revelados por estos nuevos métodos, que demuestran la evolución de su comprensión del cerebelo. Por ejemplo, la neurocientífica Jessica Verpeut, de la Universidad Estatal de Arizona, presentó datos que describen la compleja y extensa red de conexiones cerebelosas que se activan en todo el cerebro de los ratones cuando socializan o aprenden a orientarse en un laberinto.
Los ratones cuyas neuronas cerebelosas están alteradas pierden todo interés por las interacciones con sus congéneres, pero no por los objetos inanimados introducidos en su jaula.
La investigadora Yi-Mei Yang, de la Universidad de Minnesota, señaló que cuando alteró determinadas neuronas del cerebelo, los ratones perdieron todo interés por interactuar con congéneres desconocidos introducidos en su jaula. En cambio, no tenían dificultades para interactuar y recordar objetos que se les presentaban por primera vez. Este comportamiento indica un déficit en la memoria de reconocimiento social complejo, similar al observado en personas con autismo.
Esta última investigación va mucho más allá de los estudios en ratones. El neurólogo Andreas Thieme, del Hospital Universitario de Essen (Alemania), presentó una nueva prueba clínica para diagnosticar con precisión los trastornos emocionales y cognitivos causados por lesiones del cerebelo.
Cerebelo: su papel en la regulación de la sed
Un equipo de científicos de las Universidades de Kentucky, de Case Western Reserve, de Cleveland, de Luisiana, de Dayton y del Texas Children's Hospital en un estudio, publicado en Nature Neuroscience de julio 2024, está entre los primeros en encontrar una nueva función del cerebelo en la regulación de la sed.
El agua es crucial para la supervivencia humana y constituye aproximadamente el 60% del cuerpo. Desempeña un papel vital en la función celular, la regulación de la temperatura interna y la salud de los órganos.
Esta investigación destaca la implicación del cerebelo en la regulación de la sed. Anteriormente, este papel se atribuía a otras regiones del cerebro responsables de detectar y regular el equilibrio hídrico interno.
Su estudio muestra que los ratones beben más agua cuando las neuronas cerebrales llamadas neuronas de Purkinje, uno de los primeros tipos de neuronas en ser reconocidas y una de las más grandes del cerebro, son activadas por la hormona asprosina.
La asprosina es una hormona proteica descubierta en 2016. Se ha demostrado que activa las neuronas hipotalámicas del "hambre" llamadas neuronas AgRP. En 2022, los investigadores identificaron Ptprd como el receptor neuronal a través del cual la asprosina actúa para estimular el apetito.
La asprosina afecta tanto al apetito como a la sed, pero a través de diferentes vías cerebrales. Mientras que la asprosina estimula el apetito a través de las neuronas AgRP, su acción sobre las neuronas de Purkinje cerebelosas provoca un aumento del consumo de agua.
Según los investigadores apuntar a la vía de señalización neuronal de Purkinje, la asprosina, podría ser un enfoque terapéutico potencial para tratar los trastornos de la sed, como la polidipsia – sensación de sed extrema – y la hipodipsia – falta de sed –. Sin embargo, el equipo declaró que se necesitan más estudios para comprender mejor lo que sucede en el cerebro durante este proceso.
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Una pequeña obra maestra del cableado neuronal
Hoy en día, una mejor comprensión de los circuitos del cerebelo ha reivindicado estos estudios de casos y ha sacudido los cimientos del campo. El cableado del cerebelo está organizado y compactado con precisión para concentrar tres cuartas partes de las neuronas del cerebro en un lóbulo de apenas 10 centímetros de longitud.
El principal tipo de neurona del cerebelo, llamada célula de Purkinje, está muy ramificada, como un coral en forma de abanico, pero aplanada y casi bi-dimensional. Las aspas del abanico son las dendritas de la neurona, que reciben las señales entrantes. Estas neuronas planas están dispuestas en paralelo, como si millones de corales en abanico estuvieran apilados unos sobre otros en un apretado haz. Miles de pequeñas neuronas disponen axones – los cables del cerebro para transmitir impulsos eléctricos – perpendiculares a esta pila de células de Purkinje, como hilos de un telar. Cada axón está unido a las dendritas de decenas de miles de células de Purkinje.
Los neurocientíficos se están dando cuenta de que los potentes circuitos neuronales del cerebelo, que integran información sobre los movimientos corporales, también le permiten gestionar procesos mentales y comportamientos complejos.
Para coordinar estas diversas funciones, necesitamos recurrir a todas las capacidades del cerebro: desde la regulación del ritmo cardíaco y la presión sanguínea, a cargo de las regiones profundas del cerebro, hasta el procesamiento de la información sensorial y emocional, a cargo del sistema límbico. Pero también a las funciones cognitivas de alto nivel de comprensión, inhibición y toma de decisiones en la corteza cerebral prefrontal.
Para que el cerebelo desempeñe esta función, debe tener conexiones que se extiendan por todo el cerebro. Hasta ahora no había pruebas de ello, pero las nuevas técnicas permiten descubrir estas vías neuronales.
Un centro para nuestra información sensorial
Hace sólo unas décadas, cuando los neuro-anatomistas empezaron a cartografiar el cerebro, no encontraron ninguna conexión directa entre el cerebelo y las regiones cerebrales que controlan la emoción y la cognición, como el sistema límbico y el córtex prefrontal. Esto les llevó a creer que el cerebelo estaba algo aislado y no participaba en estas funciones cognitivas superiores. Pero igual que los bandidos pueden eludir a un rastreador cambiando de vehículo, las señales neuronales pueden saltar de una neurona a otra. Esta acción de infiltración ha puesto a los neuro-anatomistas tras la pista del cerebelo.
Estos estudios demuestran que, además de controlar el movimiento, el cerebelo regula comportamientos
sociales y emocionales complejos. Para ejercer esta influencia global, debe ser un centro de procesamiento
de datos con conexiones en todo el cerebro. Por eso no es de extrañar que tenga tantas neuronas. Para llevar a
cabo este trabajo de mando y control de alto nivel por sí solo, tiene que ser, de hecho, un pequeño cerebro en sí mismo.
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