Logran manipular astrocitos para observar su impacto en nuestro comportamiento

Los astrocitos, unas células cerebrales hasta ahora poco estudiadas, resultan clave en el aprendizaje y la recompensa. Con AstroLight, científicos del Instituto Cajal han logrado manipularlos, abriendo nuevas vías para tratar trastornos como la adicción.

Por Enrique Coperías

Astrocito de cerebro de rata teñido en un cultivo celular. Cortesía: Shaw Wikimedia Commons

Un equipo del Instituto Cajal-CSIC, en Madrid, liderado por la doctora Marta Navarrete, ha desarrollado AstroLight, una técnica basada en la optogenética que permite identificar y manipular astrocitos, células dinámicas esenciales para la función cerebral.

La optogenética es una técnica que combina la genética y la luz para controlar la actividad de células específicas, como las neuronas, en tiempo real. Mediante la introducción de proteínas sensibles a la luz, es posible activar o inhibir células con gran precisión, lo que permite estudiar sus funciones en el cerebro y su influencia en el comportamiento.

Gracias a la innovadora herramienta AstroLight, los investigadores han descubierto que los astrocitos no son una población homogénea, sino que forman subgrupos especializados con funciones clave en procesos como el aprendizaje y la recompensa. Este hallazgo abre nuevas perspectivas para la investigación y el tratamiento de trastornos vinculados al sistema de recompensa, como es el caso de las adicciones.

Astrocitos agrupados según su función

Hay que recordar que el sistema de recompensa cerebral es una red de estructuras neuronales que regula la motivación, el aprendizaje y la toma de decisiones mediante la liberación de neurotransmisores como la dopamina. Su función principal es asociar estímulos con placer o satisfacción, reforzando conductas beneficiosas para la supervivencia, como comer y socializar.

Pero este sistema de recompensa también está involucrado en la adicción, ya que responde a sustancias o experiencias que generan sensaciones placenteras de forma intensa y repetitiva.

AstroLight ha permitido demostrar, por primera vez, lo que el grupo de Navarrete ya sospechaba a partir de estudios previos: los astrocitos se agrupan según las funciones que desempeñan en un determinado proceso. «Los ensambles de astrocitos son grupos activos que desempeñan un papel clave en la regulación de la conducta. Junto con las neuronas, colaboran en la codificación e integración de comportamientos complejos, especializándose en funciones concretas —explica la doctora Navarrete. Y añade—: Estudiar estos conjuntos es fundamental para comprender los mecanismos que subyacen al comportamiento».

Un estudio pionero sobre los astrocitos en el sistema de recompensa

El estudio, realizado en ratones, se centró en los astrocitos del núcleo accumbens (NAc), una estructura cerebral ubicado dentro del sistema límbico cuya función principal es regular la motivación, el placer y la toma de decisiones, pues integra información emocional y cognitiva.

Crucial para el sistema de recompensa, este núcleo de la región subcortical del encéfalo regula la selección de conductas y guía el comportamiento hacia recompensas o aversiones.

Los astrocitos, las células gliales más abundantes del cerebro, participan activamente en la función neuronal a través de una comunicación bidireccional. En el cerebro humano, cada astrocito puede establecer hasta dos millones de conexiones, lo que subraya su papel en la integración de información.

Astroengramas: la memoria celular de la recompensa

Con el fin de investigar su función, los científicos entrenaron a ratones para asociar una señal luminosa con una recompensa: una solución dulce de sacarosa. Durante este proceso, utilizaron AstroLight para marcar exclusivamente los astrocitos activos en momentos específicos de la tarea. Posteriormente, manipularon estos astrocitos para analizar su impacto en el aprendizaje y la recompensa.

Los resultados revelaron que solo un subconjunto de astrocitos del núcleo accumbens se activa durante el aprendizaje, lo que indica una especialización funcional dentro de esta población celular. «Hemos observado que estos astrocitos se agrupan según su actividad, evidenciando su papel esencial en el aprendizaje y la recompensa», señala Irene Serra, primera autora del estudio.

AstroLight permitió a los investigadores rastrear cómo los astrocitos se reclutan progresivamente durante el aprendizaje, formando lo que han denominado astroengramas, es decir, huellas celulares que reflejan la memoria del proceso. Manipulando estos astrocitos, los investigadores descubrieron que se podía modular el comportamiento de los ratones, afectando su motivación hacia la recompensa.

Un cambio de paradigma en la neurociencia

AstroLight es una herramienta innovadora que adapta a los astrocitos métodos previamente utilizados en estudios neuronales. Su enfoque combina tres vectores virales para: , por un lado, marcar los astrocitos activos mediante el aumento de calcio intracelular; y, por otro, activar o desactivar genes y proteínas específicas para realizar experimentos de ganancia o pérdida de función con alta precisión.

«Este estudio demuestra que un subconjunto específico de astrocitos es crucial para aprender que una señal en el entorno predice una recompensa en el núcleo accumbens», explican Cristina Martín Monteagudo y Javier Sánchez Romero, coautores del trabajo.

La investigación también subraya la necesidad de reconsiderar el papel de los astrocitos en el procesamiento de la información. «Durante mucho tiempo, el estudio del cerebro ha estado centrado en la actividad neuronal, dejando a los astrocitos en un segundo plano —advierte la doctora Navarrete. Y continúa—: Sin embargo, sabemos que estas células desempeñan funciones clave en la integración de información. Hasta ahora, las limitaciones experimentales nos impedían estudiarlas en profundidad. Con AstroLight, hemos demostrado que existen astrocitos especializados en regular conductas específicas, lo que nos acerca a una comprensión más completa del comportamiento y el aprendizaje».

La posibilidad de identificar y modular grupos específicos de astrocitos ofrece un enfoque innovador para comprender y, potencialmente, tratar las adicciones, como el alcoholismo. Imagen generada con Grok

Hacia nuevas terapias para la adicción

Los hallazgos obtenidos con AstroLight abren la puerta a nuevas estrategias terapéuticas para trastornos relacionados con el sistema de recompensa, como la mencionada adicción. La posibilidad de identificar y modular grupos específicos de astrocitos ofrece un enfoque innovador para comprender y, potencialmente, tratar estas alteraciones.

«Nuestra investigación demuestra que AstroLight es una herramienta eficaz para manipular astrocitos según su actividad, proporcionando por primera vez evidencia funcional del papel de estos ensambles celulares en la codificación de asociaciones señal-recompensa”, concluye Serra.

Este estudio refuerza la creciente evidencia de que los astrocitos no son meros acompañantes de las neuronas, sino actores fundamentales en la dinámica cerebral, con un impacto directo en la regulación de la conducta y el aprendizaje. ▪️

Funciones principales de los astrocitos

Los astrocitos son un tipo de células gliales en el cerebro y la médula espinal, con una forma característica de estrella. Durante mucho tiempo se consideraron meros soportes estructurales para las neuronas, pero hoy se sabe que desempeñan funciones fundamentales en la comunicación neuronal, la regulación del entorno cerebral y el procesamiento de información.

✅ Soporte y nutrición neuronal. Proveen energía y regulan el flujo de nutrientes y oxígeno desde los vasos sanguíneos hasta las neuronas.
✅ Mantenimiento del equilibrio químico. Controlan la concentración de iones como el potasio y el sodio, evitando la sobreexcitación neuronal.
✅ Modulación sináptica y plasticidad neurona. Participan activamente en la transmisión de señales entre neuronas, influyendo en el aprendizaje y la memoria.
✅ Eliminación de desechos. Ayudan a eliminar neurotransmisores sobrantes, como el glutamato, evitando toxicidad en el cerebro.
✅ Defensa y reparación. Actúan como parte del sistema inmunológico del cerebro, respondiendo a lesiones y enfermedades mediante un proceso llamado reactividad astrocitaria.

• Información facilitada por el CSIC

• Fuente: Serra, I., Martín-Monteagudo, C., Sánchez Romero, J. et al. Astrocyte ensembles manipulated with AstroLight tune cue-motivated behavior. Nature Neuroscience (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-025-01870-0