Un atlas cerebral: una investigación ambiciosa puede conducir a nuevos conocimientos sobre la demencia

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WASHINGTON — Al examinar el cerebro humano a nivel celular con más detalle que nunca antes, los científicos han identificado una enorme variedad de tipos de células (más de 3.300) que pueblan nuestro órgano más complejo, creando un atlas que podría ayudar a identificar la base celular de enfermedades neurológicas y facilitar nuevas terapias.

La ambiciosa investigación presentada el jueves también examinó las similitudes y diferencias entre los cerebros de las personas y los de otros primates (chimpancés, gorilas, monos rhesus y titíes), iluminando algunos de los factores que nos separan de nuestros parientes evolutivos y nos hacen verdaderamente humanos.

El trabajo, presentado en 21 estudios publicados en Science y otras dos revistas, fue apoyado por el consorcio BRAIN Initiative Cell Census Network del gobierno de EE. UU.

El cerebro humano es complejo en términos de su utilidad (sentir, moverse, leer, escribir, hablar, pensar y más) y de diversidad celular.

Las neuronas, o células nerviosas, son las unidades básicas del cerebro, reciben información sensorial, transmiten órdenes a los músculos e imparten señales eléctricas a lo largo del camino. El cerebro comprende casi 100 mil millones de neuronas y un número aún mayor de células no neuronales. Todos ellos están organizados en cientos de estructuras cerebrales distintas que gobiernan un espectro de funciones.

La investigación identificó 3.313 tipos de células, aproximadamente 10 veces más de lo que se conocía anteriormente, y el conjunto completo de genes utilizados por cada tipo de célula, al tiempo que mapeó su distribución regional en el cerebro.

«El atlas de células cerebrales en su conjunto proporciona el sustrato celular para todo lo que podemos hacer como humanos», dijo el neurocientífico Ed Lein del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle, uno de los investigadores.

Los distintos tipos de células tienen propiedades distintas y probablemente se vean afectados de manera diferente en la enfermedad, dijo Lein.

Una sorpresa fue que la diversidad celular se concentraba en partes evolutivamente más antiguas del cerebro (el mesencéfalo y el rombencéfalo) en lugar de en la neocorteza, responsable de funciones cognitivas superiores, como el aprendizaje, la toma de decisiones, la percepción sensorial, la memoria y el lenguaje.

Las enfermedades relacionadas con el cerebro, como el Alzheimer, el Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica, se encuentran entre las más difíciles de tratar.

«La mayoría de las enfermedades cerebrales aún no tienen cura o tratamiento, y este atlas debería servir como base para acelerar el progreso en la comprensión de las bases celulares detalladas de las enfermedades y guiar las próximas generaciones de terapias», dijo Lein.

Los investigadores han mapeado los interruptores genéticos y los tipos de células cerebrales asociados con la enfermedad de Alzheimer (el tipo más común de demencia) y varios trastornos neuropsiquiátricos, entre ellos la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión mayor.

Confirmaron un vínculo entre las células microgliales (un tipo de célula inmunitaria del cerebro) y el Alzheimer y descubrieron un vínculo entre ciertos tipos de neuronas cerebrales y la esquizofrenia, una enfermedad mental grave caracterizada por una desconexión de la realidad.

Además, los investigadores buscaron características específicas de los humanos comparando la corteza temporal (una región de la neocorteza asociada con la comprensión del lenguaje, entre otras funciones cognitivas superiores) en humanos y nuestros parientes evolutivos vivos más cercanos, chimpancés y gorilas.

Aunque la organización celular era similar, se descubrió que algunos genes se emplean de manera diferente en los humanos en comparación con las otras dos especies, incluidos muchos implicados en la conectividad neuronal.

«Esto significa que ha habido especializaciones aceleradas de las neuronas corticales en humanos que pueden contribuir a diferencias en la función del circuito cortical y nuestras distintas capacidades cognitivas», dijo el neurocientífico Trygve Bakken del Instituto Allen.

Lein añadió que estos cambios moleculares que ocurrieron en ciertos tipos de células en humanos versus chimpancés y gorilas probablemente afecten la forma en que «se conectan entre sí, o la plasticidad de esas conexiones, y podrían ser una parte importante de lo que hace que el cerebro humano sea distintivo».

Los científicos predicen que queda un largo camino por recorrer en la investigación del cerebro.

«Estamos sólo en el comienzo de la descripción de la complejidad del cerebro humano», dijo otro de los investigadores, Bing Ren, director del Centro de Epigenómica de la Universidad de California en San Diego. «Se necesita mucho más trabajo para comprender completamente la diversidad, variabilidad y función de la estructura y función del cerebro».

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