El proceso que dispara la formación de una sinapsis en un lugar preciso de la extensa superficie de contacto entre dos células permanece aún ampliamente desconocido. Se sabe que el número de sinapsis que una célula es capaz de formar está relacionado con el tamaño de la misma, sin embargo el número de sinapsis en una determinada región del cerebro cambia durante el desarrollo postnatal en lo que se considera un proceso de maduración, y también cambia durante la vida adulta en lo que se considera un efecto dependiente de actividad. El número de sinapsis es un factor dinámico de todo sistema nervioso que puede modificarse en una escala temporal de horas. Pero, la incógnita es: ¿ese número es el resultado de un determinado mecanismo molecular o se trata, simplemente, de un epifenómeno? En cualquier caso, ¿tiene un límite o, por el contrario, puede aumentarse o reducirse libremente? ¿Cambiaría el comportamiento de un organismo si su cerebro cambiase ese número en un grupo de neuronas solamente o, por el contrario, harían falta cambios en varias regiones a la vez?

Los cerebros necesitan mantener el número apropiado de sinapsis para realizar una cognición normal. La pérdida de sinapsis es el mejor correlato neurobiológico de los trastornos cognitivos en enfermedades como Alzheimer, esquizofrenia y demencias. Sin embargo, sinapsis excitatorias, pero no inhibitorias, parecen perderse en la corteza prefrontal de los monos seniles. Estos y otros datos sugieren que la pérdida de sinapsis puede ser regional e, incluso preferente de un tipo de sinapsis. En ese contexto, la modulación del número de sinapsis en regiones elegidas del cerebro podría ser una estrategia eficaz para paliar el declive cognitivo asociado al envejecimiento y ciertas patologías neurales.

En nuestro grupo estudiamos la señalización que conduce a la formación de sinapsis y los efectos en el comportamiento que causa un cambio en el número de sinapsis, usando Drosophila como sistema experimental. La elección de este organismo está justificada porque se pueden realizar cambios genéticos en neuronas y momentos del desarrollo a nuestra elección. La percepción olfativa es nuestro sistema sensorial favorito. Los proyectos actualmente en curso incluyen:

A. FERRUS
Laboratorio científico
(Instituto Cajal CSIC)

1. Vías de señalización molecular en la sinaptogénesis.- Nuestro grupo descubrió un avía sinaptogénica dependiente de PI3K, su conservación en células humanas y su uso potencial para rejuvenecer neuronas (ver Novedades Científicas). Ahora intentamos identificar otros components moleculares de la vía, los efectos en el lado postsináptico y su uso como herramientas genéticas para retrasar la neurodegeneración.
   
   
2. Percepción olfativa y número de sinapsis.- Buscamos encontrar una relación cuantitativa entre el número de sinapsis (excitatorias e inhibitorias) y el índice olfativo de olores específicos. En el mismo contexto, estudiamos el sustrato neuronal donde se forma la habituación olfativa.
   
3. Mecanismos de neuroprotección dependientes de ecdisona.- La ecdisona es una proteína parecida al estrógeno que juega un papel decisivo en la fisiología de insectos. Investigamos el procesamiento de su receptor por el que se controla la transcripción de genes diana y, en última instancia, sus efectos celulares incluyendo la neuroprotección ante la toxicidad de ataxina.