MAPAS 3D DE LAS CONEXIONES NEURONALES Y DE LA EXPRESIÓN DE LOS GENES DEL CEREBRO

Tal vez, el cerebro, es el órgano más desconocido. Profundizar en sus secretos será un poco más sencillo a partir de ahora gracias a dos mapas que aportan datos y coordenadas claves para la comprensión del funcionamiento cerebral de los mamíferos. Aunque todavía básicos, estos modelos en tres dimensiones pueden ser muy útiles para adentrarse en los pasos que marcan el desarrollo, seguir los circuitos de comunicación, o conocer más a fondo las raíces de problemas como el autismo, tal y como aseguran sus creadores.

Estos nuevos atlas, que se publicaron en la revista Nature, son complementarios. El primero de ellos detalla las conexiones neuronales presentes en el cerebro de un ratón. Bastante minucioso, es el primer mapa de estas características que se hace en un animal vertebrado y aporta datos fundamentales para entender de qué forma se comunican las regiones cerebrales.

"Son los primeros mapas con un detalle extraordinario. Hasta ahora lo que había eran detalles de parte del cerebro y este trabajo aporta un análisis global que tendrá una repercusión gigantesca en los próximos años para poder comprender las enfermedades", afirma Javier de Felipe, del laboratorio Cajal del Circuitos Corticales del Centro de Tencología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Un opinión similar tiene Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante, dependiente de la Universidad Miguel Hernández y el CSIC, quien apunta que "hacía falta un mapa topográfico en tres dimensiones como éste, porque conocíamos la estructura pero no estaba cuantificado cuán fuertes o débiles eran las conexiones entre las regiones del cerebro, y este mapa lo hace".

Carlos Tejero, experto de la Sociedad Española de Neurología (SEN), insiste en la misma línea porque explica que hasta ahora lo que se hacían eran estudios en laboratorio con secciones de cerebros animales. "Teníamos que cambiar el sistema porque el cerebro es un órgano en tres dimensiones y lo que teníamos era un modelo que se nos quedaba corto. Además, es importante saber las zonas precursoras de las futuras neuronas en el cerebro en formación. Con este trabajo tenemos nuevas opciones para comprender las diferencias de esas zonas entre el cerebro humano y el de animales".

El nuevo mapa de estudio servirá también, según apunta Lerma, "para entender mejor distintos procesos fisiológicos y poder comparar la normalidad con patrones que estén alterados por alguna patología", añade. Y pone un ejemplo: "Es como tener un mapa de carreteras. Es útil, porque, entre otras cosas, con él puedes empezar a estudiar el tráfico", apunta.

"Entender cómo se conecta el cerebro es uno de los pasos más cruciales para conocer cómo codifica el cerebro la información", ha señalado en un comunicado Hongkui Zeng, principal firmante del trabajo e investigador del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Washington (EEUU), el organismo que ha impulsado la elaboración de los citados mapas.

El otro atlas presentado en Nature es un mapa de la expresión de los genes en el cerebro prenatal, que indica dónde y cómo va evolucionando esa expresión para conformar el desarrollo cerebral. "Este atlas proporciona una completa vista de qué genes están encendidos y apagados en núcleos específicos y tipos celulares mientras el cerebro esté en desarrollo durante la gestación", ha indicado Ed Lein, el responsable del proyecto.

Según Lerma, la información contenida en esta herramienta puede ser muy útil para abordar problemas como el autismo, ya que "la investigación ha puesto de manifiesto que su origen ya se encuentra en el desarrollo cerebral". De hecho, los creadores de esta hoja de ruta ya han examinado el número de genes ligados al autismo y han visto que su expresión se relacionaba con el área del cerebro implicada en el comportamiento.

Por otro lado, continúa Lerma, el atlas -que se elaboró a partir del análisis de muestras de cerebros humanos- también ayuda a visualizar las diferencias y semejanzas de los órganos entre humanos y animales. "Y sus resultados demuestran que es mucho lo que nos parecemos, lo que ratifica la utilidad de modelos animales para el estudio", señala.

Para Lerma, la labor de estos equipos de investigación es especialmente loable, ya que ambas herramientas estarán disponibles a otros grupos de investigación de manera completamente gratuita.

La iniciativa del Instituto Allen, subraya, "entronca con el BRAIN Initiative impulsado por Obama" y es fundamental "para entender mejor el funcionamiento del cerebro". Y precisamente esto es lo más importante para Tejero quien señala la labor de distintos grupos de investigación en todo el mundo por aunar esfuerzos en la investigación del cerebro con distintos tipos de técnicas pero con objetivos comunes. "Se quiere llegar al conocimiento del cerebro de una manera integral. Se busca que los avances de un grupo sean accesibles para que otros los puedan utilizar, para que se pueda avanzar", afirma el experto de la SEN.

Aunque es cauteloso, Lerma augura nuevos hallazgos en el área, gracias a los avances en tecnología y computación que dan lugar a la posibilidad de realizar análisis a gran escala.

Por otro lado, Tejero apunta que aunque estos pasos en investigación tardarán años en poder trasladarse a la clínica, ahora se está más cerca que nunca. "Saber cómo se conectan las neuronas nos puede permitir a los clínicos evaluar si cierto tipo de actividades son eficaces para llevar a cabo una rehabilitación. Por ejemplo, en mi caso veo muchos pacientes con lesiones en el cerebro a los que se les podría hacer un entrenamiento específico para conectar las neuronas sanas entre sí. Creo que la investigación básica abre a los clínicos una expectativa de futuro muy importante, pero eso sí tiene que pasar mucho tiempo hasta poder aplicarlo a modo de terapia", concluye. 

El cerebro humano se encuentra dentro de las estructuras más complejas del universo. Contiene aproximadamente unos 100.000 millones de neuronas, tantas como estrellas hay en la Vía Láctea. El del ratón en cambio está formado por 75 millones de neuronas, pero cuenta con una estructura muy similar al humano, por lo que ofrece un modelo útil para comprender cómo las células nerviosas se conectan entre sí y codifican la información. Hasta ahora sólo se había logrado un mapa similar al publicado en Nature con el Caenorhabditis elegans, un gusano nematodo que mide aproximadamente un milímetro y que tiene sólo 302 neuronas. Un modelo nuevo es fundamental para conocer las zonas mudas del cerebro, es decir, aquéllas de las que se desconoce su función. El mapa logrado ahora por los científicos estadounidenses contiene almacenados más de 1,8 petabytes, lo que equivale a 23,9 años de una proyección continua en vídeo HD, y que están disponibles gratuitamente en internet para la comunidad científica. A través de la web brain-map.org, los investigadores podrán ir actualizando nuevos datos y herramientas útiles para su estudio.