Durante décadas, la ciencia ha considerado el espacio extracelular del cerebro como un simple “hueco” por el que se mueven los neurotransmisores. Un nuevo estudio internacional liderado por un investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) cambia radicalmente esta visión: ese entorno no es pasivo, sino que actúa como un elemento regulador activo que modula la rapidez, precisión y equilibrio de las señales neuronales.
La investigación, publicada en la revista Fluids and Barriers of the CNS, fue dirigida por Jan Tønnesen, investigador del Instituto Biofisika (IBF-CSIC-UPV/EHU), en colaboración con un laboratorio en Texas (Estados Unidos). La coautora Paula Giménez forma parte del equipo.
UN ENTORNO QUE FACILITA O RESTRINGE LAS SEÑALES
Cuando una neurona se comunica con otra, libera neurotransmisores que deben difundirse por el espacio extracelular (ECS, por sus siglas en inglés) hasta alcanzar su receptor. El estudio demuestra que la forma y organización geométrica de este espacio influyen directamente en cómo viajan esas moléculas.
Este efecto varía según el tipo de sinapsis:
-Sinapsis excitadoras (las que activan la actividad neuronal y están implicadas en el aprendizaje y la memoria): la estructura del entorno favorece la eliminación rápida del neurotransmisor (principalmente glutamato). Esto evita interferencias con sinapsis cercanas y permite que cada conexión funcione de forma independiente y precisa.
-Sinapsis inhibidoras (las que frenan la actividad, principalmente a través del GABA): el espacio promueve la difusión lateral del neurotransmisor. Esto genera una señal de fondo que ayuda a mantener el equilibrio general del cerebro y previene la sobreexcitación.
“Los resultados muestran que el espacio entre neuronas no es solo un hueco, sino una parte activa del sistema”, explica Jan Tønnesen. Por su parte, Paula Giménez añade: “La propia estructura del cerebro contribuye a que las señales se transmitan de forma más eficiente”.
Para llegar a estas conclusiones, el equipo combinó microscopía de superresolución (técnicas como STED o SUSHI que permiten observar el cerebro a escalas nanométricas) con modelos computacionales avanzados que simulan el movimiento de moléculas en el tejido cerebral real. Esta aproximación integradora permitió analizar cómo la geometría del ECS afecta la difusión local de neurotransmisores.
IMPLICACIONES PARA LA SALUD CEREBRAL
El hallazgo subraya la necesidad de estudiar el cerebro como un sistema integrado, donde no solo importan las neuronas, sino también el entorno que las rodea. Esto abre nuevas vías para comprender cómo el envejecimiento, lesiones cerebrales o enfermedades neurológicas (como Parkinson, Alzheimer o epilepsia) alteran la arquitectura del espacio extracelular y, con ello, la eficiencia de la comunicación cerebral.
