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Diseñan un método no invasivo de estimulación en ratones que mejora su memoria

Diseñan un método no invasivo de estimulación en ratones que mejora su memoria

El trabajo, liderado por el Laboratorio de Neurofarmacología-Neurophar, es fruto de una colaboración entre grupos del DCEXS y el DTIC. 

23.01.2020

Imatge inicial

Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra ensayan un nuevo método no invasivo de estimulación del nervio vago en ratones que mejora su memoria. Han demostrado por primera vez que la electroestimulación en la oreja de roedores modelo de discapacidad intelectual produce una mejora cognitiva. El estudio es fruto de una colaboración entre grupos de investigación del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) y el Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC). Ha sido coordinado por Andrés Ozaita, investigador principal en el Laboratorio de Neurofarmacología-NeuroPhar, y publicado en la revista Brain Stimulation.

La estimulación del nervio vago surgió como una terapia para el tratamiento de la epilepsia o la depresión que no responden a fármacos, ya que las ramificaciones de este nervio llevan información a áreas del cerebro desreguladas en ambas enfermedades. Algunas de estas regiones como la amígdala, la corteza prefrontal y el hipocampo, también son relevantes para la atención y memoria. Por este motivo, se ha visto que la técnica también produce una mejora cognitiva. En un principio la estimulación se hacía de forma invasiva, implantando el dispositivo que aplica impulsos eléctricos mediante una operación quirúrgica. Posteriormente se desarrollaron aproximaciones no invasivas, que estimulan la superficie de la piel de zonas por las que pasan las ramas del nervio.

En estudios previos se había revelado la modulación de la memoria usando enfoques invasivos y no invasivos en modelos animales y en humanos, pero, las aproximaciones transcutáneas —a través de la piel— no invasivas no se habían evaluado hasta ahora en modelos de ratón.

Los resultados confirman el potencial de esta herramienta terapéutica que vale la pena explorar en el contexto de los trastornos del neurodesarrollo, como se había propuesto anteriormente para las formas invasivas.

Investigadores del Grupo de Investigación en Electrónica Biomédica desarrollaron un electrodo para permitir la electroestimulación no invasiva del nervio vago en ratones. “Mikel Domingo-Gainza, estudiante del Grado en Ingeniería Biomédica, construyó el electrodo durante su Trabajo de Fin de Grado”, explica Antoni Ivorra, líder del grupo de investigación en Electrónica Biomédica (BERG) y profesor del DTIC. El dispositivo se aplica en una zona accesible de la oreja del ratón, a la que llegan ramificaciones del nervio vago.  

“Mostramos que esta tecnología consigue un efecto conductual de mejora cognitiva en los ratones”, explica Anna Vázquez-Oliver, co primera autora del artículo. “Usamos un test para evaluar la memoria en el que valoramos si el ratón recuerda objetos con los que se ha familiarizado. Después de la electroestimulación los animales obtenían mejores resultados en el test, la memoria perduraba más tiempo”, añade. Esta sería la primera evidencia en ratones, en ratas se había mostrado que aplicando electroestimulación en la oreja había respuestas cerebrales —más actividad de neurotransmisores—, pero no se había demostrado un efecto en la conducta.

Probaron el potencial del protocolo en un modelo de ratón de síndrome de X frágil y la estimulación transcutánea mejoró también su memoria.

Posteriormente, probaron el potencial del protocolo en un modelo de ratón de síndrome de X frágil, la forma más común de discapacidad intelectual hereditaria, que suele mostrar un pobre rendimiento de la memoria de reconocimiento de objetos. La estimulación transcutánea mejoró también su memoria, lo cual respalda su relevancia en la modulación cognitiva en ratones modelo de discapacidad intelectual.

En palabras de Cecilia Brambilla-Pisoni, co primera autora del estudio, “la actividad que estamos generando de forma artificial en las fibras del nervio vago produciría una activación de áreas del cerebro que son importantes para la memoria. Hipotetizamos que se produciría una mayor liberación de noradrenalina, haciendo que la información quede mejor consolidada”.

Andrés Ozaita detalla que “los resultados confirman el potencial de esta herramienta terapéutica que vale la pena explorar en el contexto de los trastornos del neurodesarrollo, como se había propuesto anteriormente para las formas invasivas”. Saber que esta técnica es funcional abre un campo importante a nivel preclínico, ya que se puede aplicar a modelos animales de otras enfermedades. “Ahora nos estamos centrando en los resultados celulares y moleculares que produce esta intervención para poder dilucidar los mecanismos implicados”, concluye.

 

Financiación

Anna Vázquez-Oliver tiene una beca predoctoral del Programa de Formación de la Fundación Jérôme Lejeune para investigar sobre el tratamiento de la discapacidad intelectual. Cecilia Brambilla-Pisoni recibió una beca Inphinit de la Fundación La Caixa. El estudio ha contado con financiación de una beca Marie Slodowska-Curie, del Ministerio de Economía, Innovación y Competitividad (MINECO), el Instituto de Salud Carlos III, la Generalitat de Catalunya, ICREA, la “Unidad de Excelencia María de Maeztu” y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Artículo de referencia

Vázquez-Oliver A, Brambilla-Pisoni C,  Domingo-Gainza M, Maldonado R, Ivorra A, Ozaita A.Auricular transcutaneous vagus nerve stimulation improves memory persistence in naïve mice and in an intellectual disability mouse model. Brain Stimulation, December 2019. https://doi.org/10.1016/j.brs.2019.12.024

 

 

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