Innovadores mapas celulares: Los científicos desvelan el cerebro de primates humanos y no humanos
Un grupo internacional de científicos ha creado mapas exhaustivos de los componentes genéticos, celulares y estructurales del cerebro humano y del cerebro de los primates no humanos. Esta cartografía, posible gracias a la financiación de la Iniciativa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies® (Iniciativa BRAIN®) de los Institutos Nacionales de la Salud, permite comprender mejor la estructura del cerebro a nivel celular.
Estos conocimientos son cruciales para avanzar en la terapéutica de precisión para personas con trastornos mentales y otras afecciones relacionadas con el cerebro. Las conclusiones de esta investigación se presentan en una colección de 24 artículos publicados en Science, Science Advances y Science Translational Medicine.
El Doctor Joshua A. Gordon, Director del Instituto Nacional de Salud Mental, destacó la importancia de cartografiar la estructura celular del cerebro. Destacó que este paso crucial es esencial para comprender la funcionalidad del cerebro tanto en la salud como en la enfermedad. Los atlas celulares completos del cerebro humano y del cerebro de los primates no humanos, creados recientemente, sientan las bases para desarrollar terapias dirigidas a células y circuitos cerebrales específicos implicados en diversos trastornos cerebrales.
Revelación de los mapas de células cerebrales: Los 24 artículos
Los 24 artículos de la reciente colección BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) profundizan en la complejidad y diversidad de las células del cerebro humano y de los primates no humanos. Estos estudios ponen de manifiesto tanto los puntos en común como las diferencias en la organización celular y la regulación génica entre ambos, aportando valiosas perspectivas, como por ejemplo:
En tres artículos de la colección se presenta el atlas inaugural de las células del cerebro humano maduro, en el que se trazan meticulosamente los aspectos transcripcionales y epigenómicos de la composición del cerebro. El transcriptoma engloba el conjunto completo de expresiones génicas de una célula y contiene las instrucciones para generar proteínas y otros componentes celulares. Mientras tanto, el epigenoma abarca las alteraciones químicas del ADN y los cromosomas de una célula, que influyen en cómo se expresa la información genética de la célula.
En otro trabajo se realizó un análisis comparativo de los atributos celulares y moleculares del cerebro humano y de varios cerebros de primates no humanos, como chimpancés, gorilas, macacos y titíes. Este examen reveló marcadas semejanzas en los tipos de células, proporciones y organización espacial de la corteza cerebral entre humanos y primates no humanos. Además, al escrutar la actividad genética de las células corticales entre especies, se reveló que pequeñas variaciones en la expresión génica dentro del linaje humano conducían a modificaciones en la conectividad neuronal y la función sináptica. Estos cambios contribuyeron probablemente a aumentar la adaptabilidad del cerebro humano, favoreciendo su capacidad de adaptación, aprendizaje y cambio.
Mapas de células cerebrales: diversidad celular
Un estudio sobre la diversidad celular en distintas regiones cerebrales del tití estableció una conexión entre las características de las células cerebrales adultas y sus atributos durante el desarrollo.
Esta conexión sugiere que las células imprimen la programación del desarrollo durante su formación y la mantienen en la edad adulta. Ciertas propiedades observables en las células adultas pueden tener sus raíces en los primeros años de vida. Este descubrimiento puede aportar nuevos conocimientos sobre el desarrollo y el funcionamiento del cerebro a lo largo de toda la vida.
Por ello, una investigación sobre la anatomía y fisiología de las neuronas de la capa más externa del neocórtex, una región implicada en funciones de orden superior como la cognición, las órdenes motoras y el lenguaje, desveló variaciones entre el cerebro humano y el de los ratones. Estas distinciones sugieren que esta región puede representar un punto focal evolutivo, con adaptaciones humanas que reflejan las exigencias de regular circuitos cerebrales más intrincados.
El principal objetivo del BICCN, una iniciativa pionera destinada a comprender la estructura celular del cerebro, es establecer un inventario exhaustivo de las células cerebrales, que abarque su localización, desarrollo, interacciones y regulación de la actividad. Por consiguiente, esta iniciativa pretende mejorar la comprensión de los orígenes, la progresión y el tratamiento óptimo de los trastornos cerebrales.
El cerebro humano a nivel celular
Este conjunto de estudios marca un logro trascendental en la elucidación de las complejidades del cerebro humano a nivel celular”, declaró el Dr. John Ngai, director de la Iniciativa BRAIN de los NIH. Las colaboraciones científicas fomentadas a través de BICCN están impulsando el campo hacia adelante a un ritmo exponencial, y el progreso, junto con las posibilidades, ha sido nada menos que asombroso.”
El completo catálogo de tipos de células cerebrales, tanto en el cerebro humano como en el de primates no humanos, esbozado en esta recopilación desempeña un papel fundamental en el avance de futuros tratamientos cerebrales. Estos descubrimientos también sientan las bases de la Red del Atlas Celular de la Iniciativa BRAIN, una iniciativa pionera que, junto con otros dos amplios proyectos, la Iniciativa BRAIN Connectivity Across Scales y el Armamentarium for Precision Brain Cell Access, aspira a transformar la investigación neurocientífica.
Esa transformación pretende arrojar luz sobre los principios fundamentales que rigen los circuitos neuronales subyacentes al comportamiento, ofreciendo perspectivas que puedan orientar estrategias innovadoras para abordar los trastornos del cerebro humano.
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