Un modelo de desarrollo cerebral largamente sostenido se derrumba
Durante siglos, el cerebro humano se ha descrito como un único órgano unificado: una estructura con un solo punto de origen. Una investigación dirigida por Stanford Medicine sostiene ahora que este planteamiento es erróneo. Según el equipo, el cerebro se entiende mejor como dos órganos distintos que evolucionaron por caminos separados a lo largo de cientos de millones de años antes de acabar empaquetados juntos dentro del cráneo. El trabajo aparece en la revista revisada por pares Nature Neuroscience.
El resultado da la vuelta a un modelo que ha dado forma a la biología del desarrollo durante décadas. Los investigadores habían asumido durante mucho tiempo que una única célula progenitora presente muy temprano en la vida embrionaria produce todo el cerebro, lo que significa que todas las regiones comparten un ancestro común de desarrollo. Según los nuevos hallazgos, esa suposición no se sostiene.
Kyle Loh, Ph.D., profesor asociado de biología del desarrollo, es el autor principal del estudio. Dijo que el equipo ha demostrado por primera vez que la parte frontal del cerebro y la parte posterior del cerebro surgen de células progenitoras completamente diferentes. Los estudiantes de posgrado Carolyn Dundes y Rayyan Jokhai figuran como coautores principales del artículo.
Dos sistemas nerviosos que comparten un solo cráneo
Llamar al cerebro dos órganos es más que una discusión semántica. Un componente es un sistema nervioso antiguo que mantiene el cuerpo en funcionamiento sin intervención consciente, mientras que el otro sustenta todo lo que asociamos con ser específicamente humanos: escribir poesía, resolver matemáticas o preguntarnos de dónde venimos en primer lugar.
El cerebro adulto se divide convencionalmente en tres grandes regiones, y la división descrita en el estudio se corresponde estrechamente con cómo funcionan esas regiones:
- Prosencéfalo: la sede del pensamiento de nivel superior, incluidos el lenguaje, la conciencia y el razonamiento abstracto.
- Mesencéfalo: una región situada entre los dos extremos en la descripción tradicional de tres partes.
- Rombencéfalo: situado en la parte posterior del cráneo y comúnmente conocido como tronco encefálico, gestiona funciones automáticas esenciales para la supervivencia.
La mitad antigua
Los circuitos del rombencéfalo regulan la respiración y el sueño, y gobiernan el latido del corazón y los impulsos de hambre. También controlan los músculos de la cara, la lengua y la garganta, la maquinaria implicada en el habla. Nada de esto requiere pensamiento deliberado, que es precisamente el punto: este sistema se encarga de funciones que serían catastróficas si se dejaran a la toma de decisiones consciente.
La mitad específicamente humana
El prosencéfalo es donde ocurre la cognición de orden superior: el lenguaje, la conciencia y la capacidad de razonamiento abstracto. Poner estos dos sistemas uno al lado del otro, con historias evolutivas diferentes y tareas radicalmente distintas, es el núcleo del descubrimiento. Lo que los investigadores trataban antes como un solo órgano con un solo plano resulta ser un emparejamiento de arquitectura neural antigua y reciente.
Por qué ciertas células cerebrales se negaban a crecer en el laboratorio
Un antiguo enigma práctico puede tener ahora una explicación. Los científicos han pasado décadas intentando conseguir que ciertas clases de células cerebrales sobrevivan y maduren en placas de laboratorio, con un éxito limitado. Si el prosencéfalo y el rombencéfalo descienden de progenitores separados, entonces las recetas de cultivo diseñadas en torno a un único origen compartido habrían estado desajustadas desde el principio, una razón plausible de por qué el esfuerzo seguía estancándose.
La nueva comprensión también apunta a un camino a seguir. Loh señaló que ahora se pueden cultivar neuronas del rombencéfalo en una placa de Petri para estudiar directamente sus funciones, algo que el modelo anterior nunca anticipó.
Nuevas vías para las enfermedades del tronco encefálico
Las implicaciones alcanzan algunas de las afecciones más devastadoras que afectan al sistema nervioso, en particular las vinculadas al tronco encefálico:
- Atrofia muscular espinal (AME): una afección que afecta al tronco encefálico y a las neuronas motoras implicadas en el movimiento.
- Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): también conocida como enfermedad de Lou Gehrig, otro trastorno vinculado al tronco encefálico con pocos tratamientos eficaces.
Poder cultivar neuronas derivadas del rombencéfalo fuera del cuerpo abre la puerta a observar cómo estas células fallan, en lugar de inferirlo a partir de modelos animales o tejido post mortem. Para las enfermedades en las que el tronco encefálico es un objetivo principal, eso supone un cambio significativo en lo que los investigadores pueden realmente observar en tiempo real.
Qué cambia el hallazgo
Quizá el efecto más inmediato sea conceptual. Una generación de libros de texto, protocolos de laboratorio y suposiciones experimentales se ha basado en la idea de que una única célula progenitora siembra todo el cerebro. Si esa premisa es errónea, entonces las preguntas sobre cómo se coordinan los dos sistemas —cómo se comunican una red reguladora antigua y otra cognitiva más reciente, y cómo se ensamblaron a lo largo del tiempo evolutivo— pasan a ser mucho más centrales para el campo.
El descubrimiento también replantea cómo piensan los científicos sobre la identidad celular. Las células de la parte posterior del cerebro y las de la parte frontal no son simplemente variaciones sobre un mismo tema; se remontan a puntos de partida diferentes. Esa distinción podría moldear el enfoque de los investigadores en todo, desde los estudios del desarrollo hasta las estrategias regenerativas.
La conclusión
Lo que hay dentro del cráneo humano no es un solo órgano, sino dos: un sistema primitivo que mantiene el corazón latiendo y los pulmones funcionando, y un sistema más reciente que produce poesía, matemáticas y autorreflexión. El estudio, dirigido por Stanford Medicine y publicado en Nature Neuroscience, desafía un modelo predominante del desarrollo cerebral y ofrece a los investigadores una nueva vía para estudiar enfermedades del tronco encefálico como la AME y la ELA.
Para un campo que ha pasado décadas intentando cultivar células cerebrales obstinadas en el laboratorio, la explicación puede ser más simple de lo que nadie esperaba: los científicos trabajaban con el plano equivocado.
Este artículo se basa en la cobertura de Medical Xpress. Lea el artículo original.
Originally published on medicalxpress.com
