Una investigación galardonada revela cómo se conectan correctamente los complejos circuitos neuronales durante el desarrollo del cerebro

Cheng Lyu es la ganadora del Premio Eppendorf & Science 2025 de Neurobiología por su trabajo en la comprensión de cómo los circuitos neuronales se ensamblan con tanta precisión durante el desarrollo. El ensamblaje de los circuitos neuronales es un reto abrumador: las neuronas jóvenes deben formar conexiones específicas con su pareja sináptica correcta entre miles de millones de otras neuronas. ¿Cómo logra el cerebro en desarrollo una precisión tan exquisita? ¿Qué sucede cuando falla? Para explorar este fenómeno desconocido, Cheng Lyu y su equipo de investigación recurrieron a la mosca de la fruta Drosophila, cuyo sistema olfativo ofrece un modelo sencillo pero elegante: solo cincuenta tipos de neuronas sensoriales se conectan una a una con cincuenta neuronas asociadas correspondientes. Utilizando nuevas herramientas genéticas que permiten rastrear las neuronas a lo largo de su desarrollo, los investigadores descubrieron que este complejo problema de cableado tridimensional se simplifica temporalmente. Descubrieron que la selección de parejas se produce primero en una superficie bidimensional y luego a lo largo de trayectorias unidimensionales fijas. Cada axón sigue una ruta genéticamente preprogramada que cruza las dendritas de su pareja predestinada, lo que reduce drásticamente el campo de búsqueda. El desvío experimental de los axones de sus rutas normales provocó que las neuronas asociadas no se conectaran correctamente, lo que demostró cómo estas trayectorias espaciales controlan la correspondencia.

Basándose en la secuenciación de ARN de una sola célula y en el cribado genético, Lyu y su equipo identificaron proteínas superficiales clave que median la atracción y la repulsión entre los tipos de neuronas. Mediante la manipulación de combinaciones de solo cinco de estas proteínas, lograron reconectar las neuronas para que se conectaran con nuevos socios, reescribiendo eficazmente el diagrama de conexiones del cerebro. Esta reconexión modificada alteró no solo la actividad neuronal, sino también el comportamiento. «Nuestro estudio demuestra que la especificidad sináptica en los cerebros en desarrollo puede estar determinada por un pequeño conjunto de proteínas de la superficie celular que actúan en combinación», escribe Lyu. «Modificando solo algunos de estos componentes, pudimos reespecificar tanto las parejas neuronales como las conductuales, lo que abrió las puertas para explorar cómo los cambios en el cableado de los circuitos contribuyen a los trastornos del desarrollo neurológico y cómo principios similares pueden haber dado forma a la evolución de los circuitos cerebrales en todas las especies».

Los finalistas del premio fueron Constanze Depp por su ensayo «White matters arising: rethinking Alzheimer’s disease through the lens of myelin» (La importancia de la materia blanca: replanteamiento de la enfermedad de Alzheimer desde la perspectiva de la mielina) y Sara Mederos por su ensayo «Fear protects, until it doesn’t» (El miedo protege, hasta que deja de hacerlo).