Se sabe desde hace tiempo que las neuronas maduras y diferenciadas no se dividen (ver Capítulo 22). Sin embargo, no se deduce que todas las neuronas que componen el cerebro adulto se produzcan durante el desarrollo embrionario, a pesar de que esta interpretación se ha asumido generalmente. Los méritos de esta suposición fueron cuestionados en la década de 1980, cuando Fernando Nottebohm y sus colegas de la Universidad Rockefeller demostraron la producción de nuevas neuronas en el cerebro de pájaros cantores adultos. Mostraron que los precursores de ADN etiquetados inyectados en aves adultas se podían encontrar posteriormente en neuronas completamente diferenciadas, lo que indica que las neuronas se habían sometido a su ronda final de división celular después de que se inyectara el precursor etiquetado. Además, las nuevas neuronas fueron capaces de extender dendritas y proyectar axones largos para establecer conexiones apropiadas con otros núcleos cerebrales. La producción de nuevas neuronas era evidente en muchas partes del cerebro de las aves, pero era especialmente prominente en áreas involucradas en la producción de cantos (véase el Recuadro B en el Capítulo 24). Estas observaciones mostraron que el cerebro adulto puede generar al menos algunas células nerviosas nuevas e incorporarlas a los circuitos neuronales (véase también el Capítulo 15).
La producción de nuevas neuronas en el cerebro adulto se ha examinado en ratones, ratas, monos y, finalmente, en humanos. En todos los casos, sin embargo, las nuevas células nerviosas en el SNC de los mamíferos se han restringido a solo dos regiones del cerebro: (1) La capa de células granulares del bulbo olfativo; y (2) el giro dentado del hipocampo. Además, las nuevas células nerviosas son principalmente neuronas de circuito local o interneuronas. No se han visto nuevas neuronas con proyecciones a larga distancia. Cada una de estas poblaciones en el bulbo olfativo y el hipocampo se genera aparentemente a partir de sitios cercanos cerca de la superficie del ventrículo lateral. Al igual que en el cerebro de las aves, las células nerviosas recién nacidas extienden axones y dendritas y se integran en circuitos sinápticos funcionales. Evidentemente, una producción limitada de nuevas neuronas ocurre continuamente en unos pocos loci específicos.
Si las neuronas no pueden dividirse (ver Capítulo 22), ¿cómo genera el cerebro adulto estas células nerviosas? La respuesta surgió con el descubrimiento de que la zona sub-ventricular que produce neuronas durante el desarrollo retiene algunas células madre neuronales en el adulto. El término «células madre» se refiere a una población de células que se renuevan automáticamente: cada célula puede dividirse simétricamente para dar lugar a más células como ella, pero también puede dividirse asimétricamente, dando lugar a una nueva célula madre más una o más células diferenciadas. En la última década, varios grupos de investigación han aislado células madre del cerebro adulto que pueden reproducirse en grandes cantidades en cultivos celulares. Estas células pueden ser inducidas a diferenciarse en neuronas y células gliales, cuando se exponen a señales apropiadas. Muchas de estas mismas señales median la diferenciación neuronal en el desarrollo normal. Las células madre adultas pueden aislarse no solo de la zona subventricular anterior (cerca del bulbo olfatorio) y de la circunvolución dentada, sino de muchas otras partes del cerebro anterior, el cerebelo, el cerebro medio y la médula espinal, aunque aparentemente no producen neuronas nuevas en estos sitios. Las señales inhibidoras en estas regiones pueden impedir que las células madre generen neuronas.
No se sabe por qué la generación de neuronas es tan limitada en el cerebro adulto. Esta limitación peculiar se relaciona presumiblemente con las razones discutidas en el recuadro D. Sin embargo, el hecho de que se puedan generar nuevas neuronas en algunas regiones del cerebro adulto sugiere que este fenómeno puede ocurrir en todo el SNC adulto. La capacidad de las neuronas recién generadas para integrarse en al menos algunos circuitos sinápticos se suma a los mecanismos disponibles para la plasticidad en el cerebro adulto. Por lo tanto, muchos investigadores han comenzado a explorar las aplicaciones potenciales de la tecnología de células madre para la reparación de circuitos dañados por lesiones traumáticas o enfermedades degenerativas.