Una ambiciosa investigación produce un nuevo atlas de células cerebrales humanas

Por Will Dunham

WASHINGTON, 12 oct (Reuters) - Al examinar el cerebro humano a nivel celular con más detalle que nunca, científicos han identificado una enorme variedad de tipos de células (más de 3.300) que pueblan nuestro órgano más complejo, creando un atlas que ayudará a identificar las bases celulares de enfermedades neurológicas y facilitar nuevas terapias.

La ambiciosa investigación dada a conocer el jueves también examinó similitudes y diferencias entre los cerebros de las personas y otros primates (chimpancés, gorilas, monos rhesus y titíes) esclareciendo 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 respaldado por el consorcio de la Red de Censo Celular de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud del gobierno de Estados Unidos.

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

Las neuronas son sus unidades fundamentales: reciben información sensorial, transmiten órdenes a los músculos e imparten señales eléctricas. El cerebro comprende casi 100.000 millones de neuronas e incluso más células no neuronales. Todas están organizadas en cientos de estructuras cerebrales diversas 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 mismo tiempo que mapeó su distribución regional en el cerebro.

"El atlas de células cerebrales proporciona el sustrato celular para todo lo que podemos hacer como seres humanos", dijo el neurocientífico Ed Lein del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, con sede en Seattle, uno de los investigadores.

Los distintos tipos de células tienen propiedades diferentes y probablemente se vean afectadas de manera diversa por una 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 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 (ELA), se encuentran entre las más difíciles de tratar.

"La mayoría de las enfermedades cerebrales aún no tienen cura o incluso tratamiento, y este atlas debería servir como base para acelerar el progreso en la comprensión de la base celular detallada de la enfermedad y apuntar a las próximas generaciones de terapias", dijo Lein.

Los investigadores mapearon 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, como la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión grave.

Los expertos confirmaron un vínculo entre las células de microglía (un tipo de célula inmune en el cerebro) y el Alzheimer y descubrieron una relación entre ciertos tipos de neuronas cerebrales y la esquizofrenia, una enfermedad mental grave marcada 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.

Si bien la organización celular era similar, se descubrió que ciertos genes se emplean de manera diferente en los humanos que en las otras dos especies, incluidos muchos involucrados en la conectividad neuronal.

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

Lein añadió que estas modificaciones moleculares que ocurrieron en ciertos tipos de células en humanos en comparación con chimpancés y gorilas probablemente afecten la forma en que "se conectan entre sí -o la plasticidad de esas conexiones- y pueden ser una parte importante de lo que hace que el cerebro humano sea distintivo".

Pero hay un largo camino por recorrer en la investigación del cerebro.

"Estamos sólo en el comienzo de delinear 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".

(Reporte de Will Dunham. Editado en español por Marion Giraldo)