Un consorcio internacional ha elaborado los primeros atlas celulares que
reconstruyen cómo se forma y madura este órgano desde el ratón hasta el
ser humano. Un total de 12 estudios, publicados en Nature, describen cómo
los tipos de células nerviosas emergen y se diversifican en oleadas, lo
que permitirá identificar las etapas críticas en las que se gestan
enfermedades como el autismo o la esquizofrenia
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El cerebro humano contiene miles de tipos de células que se forman a partir de
procesos de desarrollo muy complejos. Comprender cómo surgen y se organizan ha
sido una tarea difícil, ya que los estados celulares cambian rápidamente con
el tiempo. Ahora, una serie de doce artículos publicados de forma coordinada
en Nature por el consorcio internacional BRAIN Initiative Cell Atlas Network (BICAN) ofrece el primer retrato dinámico y comparativo del cerebro en
desarrollo, desde el ratón hasta el ser humano.
Los investigadores han utilizado tecnologías de célula única y herramientas
espaciales para seguir cómo las células madre se transforman en neuronas y
glías, cómo se regula la actividad génica durante el desarrollo y de qué forma
las experiencias sensoriales y el entorno influyen en la identidad de las
células del cerebro. Los resultados muestran que los tipos celulares no
aparecen en fases fijas, sino en oleadas superpuestas, y que algunos programas
de desarrollo pueden reactivarse en la edad adulta o en enfermedades.
“Estos atlas ofrecen un plano detallado de cómo los diferentes tipos de
células del cerebro emergen y maduran con el tiempo”, explica Hongkui Zeng,
directora de ciencias del cerebro en el Instituto Allen y coautora
principal. “Al conocer cuándo y dónde se activan los genes clave durante el
desarrollo, podemos empezar a entender cómo las alteraciones en ese proceso
conducen a trastornos como el autismo o la esquizofrenia”.
Al conocer cuándo y dónde se activan los genes clave durante el desarrollo, podemos empezar a entender cómo las alteraciones en ese proceso conducen a trastornos como el autismo o la esquizofreniaHongkui Zeng (Instituto Allen, EE UU)
Los estudios, respaldados por la BRAIN Initiative del Instituto Nacional de
Salud de EE UU (NIH), revelan además que la diversificación de los tipos
neuronales continúa tras el nacimiento, especialmente en las células
GABAérgicas —que regulan la actividad cerebral— y en la corteza visual. En
esta región, nuevas clases de neuronas se forman durante momentos clave como
la apertura de los ojos o las primeras experiencias visuales, lo que
demuestra que las influencias sensoriales moldean el desarrollo cerebral
mucho más de lo que se creía.
ADAPTACIÓN DEL CEREBRO
Según comenta Zeng a SINC, “el hallazgo más revelador ha sido descubrir que
las células cerebrales continúan cambiando y diversificándose durante todo
el periodo posnatal”. A su juicio, esta prolongada diversificación “podría
estar detrás de la capacidad del cerebro para aprender, adaptarse y adquirir
nuevas habilidades, pero también hacerlo más vulnerable a influencias
externas y, al mismo tiempo, más capaz de corregir disfunciones”.
Esta prolongación del desarrollo, añade, “nos obliga a replantear cómo
entendemos las causas de los trastornos neuropsiquiátricos: distintos
desórdenes podrían implicar alteraciones sutiles en etapas específicas de
este proceso, afectando a determinados tipos de células o mecanismos
celulares, lo que abre también oportunidades para la intervención”.
Entre los descubrimientos más destacados del equipo del Allen Institute se
encuentra la identificación de una célula progenitora humana que podría
estar vinculada al glioblastoma —un tipo de cáncer cerebral— y la
localización de ventanas temporales en las que se concentran los riesgos
genéticos de trastornos psiquiátricos.
PROCESO ÚNICO DE MADURACIÓN RETARDADA
Comparar el desarrollo del cerebro entre especies, desde el ratón hasta el
ser humano, ha permitido identificar tanto rasgos comunes como
características exclusivas. Sin embargo, “lo más difícil de estudiar o
modelar en el cerebro humano es su prolongado desarrollo posnatal, que
puede durar unos 20 años, frente a los 35 días del ratón”, señala la
investigadora. “El cerebro humano tiene un proceso único de maduración
retardada, llamado neotenia, que podría ser la base de capacidades como el
lenguaje o la inteligencia, pero precisamente esa duración lo hace muy
difícil de capturar experimentalmente”.
BICAN pretende crear mapas completos del desarrollo celular en todo el cerebro animal, superponer los datos humanos disponibles y alinear los resultados entre especies para llenar los vacíos críticos en nuestro conocimientoHongkui Zeng
De cara al futuro, la científica indica a SINC que el consorcio BICAN
pretende “crear mapas completos del desarrollo celular en todo el cerebro
animal, superponer los datos humanos disponibles y alinear los resultados
entre especies para llenar los vacíos críticos en nuestro conocimiento”.
El objetivo, añade, “es realizar análisis computacionales y simulaciones a
gran escala para entender las fuerzas moleculares que impulsan el
desarrollo del cerebro y, a partir de ahí, iniciar estudios funcionales
que expliquen cómo surgen la sensación, el comportamiento y otras
funciones cerebrales con el tiempo”.
¿QUÉ HACE ÚNICO AL CEREBRO HUMANO?
Según Zeng, este esfuerzo tendrá un triple impacto: “Primero,
comprenderemos mejor qué hace único al cerebro humano. Segundo, podremos
estudiar con mayor precisión cuándo y dónde cambian los cerebros enfermos,
tanto en tejidos humanos como en modelos animales. Y tercero, este
conocimiento nos permitirá diseñar mejores modelos in vitro y terapias más
precisas basadas en genes y células para tratar enfermedades
neuropsiquiátricas”.
Este conocimiento nos permitirá diseñar mejores modelos in vitro y terapias más precisas basadas en genes y células para tratar enfermedades neuropsiquiátricasHongkui Zeng
La colección de datos del BICAN constituye un recurso fundamental para
futuros estudios que busquen relacionar etapas del desarrollo con la
vulnerabilidad a enfermedades. También servirá para mejorar el diseño de
organoides cerebrales y modelos animales, y para desarrollar terapias
dirigidas a periodos críticos del desarrollo. Aunque aún quedan regiones
cerebrales por estudiar y retos en la integración de los datos, los
investigadores aseguran que estos primeros atlas son un paso decisivo
hacia una comprensión completa del cerebro en crecimiento.
Referencia:
La colección de 12 artículos sobre el cerebro en desarrollo: Nature (2025).
Artículo publicado originalmente en SINC
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