El mapa de la corteza motora de los mamíferos, antesala del atlas del cerebro

En 17 artículos, los investigadores de 45 instituciones detallan un mapa de tipos celulares y un diagrama anatómico del cableado neuronal de la región responsable del movimiento -corteza motora primaria-, con datos de células de ratón, mono tití y humanas.

El atlas integra información sobre las características moleculares, espaciales, morfológicas, de conexión y funcionales de los diferentes tipos de células en las tres especies.

Su comparación servirá de base para un estudio más profundo de los tipos de células del resto del cerebro de los mamíferos y ayudará a trasladar a los humanos las investigaciones realizadas en modelos animales.

Asimismo, facilitará el análisis futuro de tratamientos para los trastornos del cerebro humano. Detrás de este mapeo está la red de censos celulares de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH); según su director, Francis S. Collins, el atlas proporcionará "un trampolín" para futuras investigaciones sobre la estructura y función del cerebro.

El cerebro humano es un órgano increíblemente complejo, compuesto por unos cien mil millones de neuronas y un número aproximadamente equivalente de células no neuronales y billones de conexiones.

Aunque todos los humanos comparten la misma estructura cerebral general, una serie de factores ambientales y genéticos determinan el desarrollo y funcionamiento del órgano: el cerebro de cada persona refleja sus antecedentes y experiencias vitales únicas.

Por lo tanto, para entender lo que nos hace humanos es fundamental conocer todas las piezas, todos los tipos de células que componen el cerebro, sus características y cómo difieren de un individuo a otro.

Comprender, además, los factores que intervienen en el desarrollo de la estructura y función del cerebro es un paso esencial para saber cómo se producen enfermedades como la esquizofrenia, las adicciones, los trastornos convulsivos y la enfermedad de Alzheimer.

Los avances científicos de los últimos diez años han permitido ir más allá del análisis de las características físicas de las células. Los investigadores que firman estos 17 trabajos se propusieron en 2017 catalogar y cartografiar las diferentes células del cerebro de los mamíferos de forma similar a un censo de población, en el que se registran "las características demográficas y geográficas de los individuos".

Así, caracterizaron los tipos de células cerebrales que encontraron mediante una combinación de enfoques electrofisiológicos, morfológicos y de trazado de circuitos.

También utilizaron datos del transcriptoma (una lectura de qué genes y moléculas están activos) y del análisis del epigenoma (conjunto de modificaciones químicas del ADN que altera la forma en que se expresa la información genética).

El objetivo, identificar marcadores genéticos únicos que definen los numerosos tipos de células en la corteza motora primaria.

Este trabajo es más que un compendio de piezas celulares, ya que también identifica herramientas genéticas que permiten controlar y modular con precisión la actividad neuronal de clases celulares específicas, informa una nota de los NIH.

Así, los investigadores identificaron tipos celulares similares en ratones, monos y humanos, pero también importantes diferencias en la expresión de los genes que pueden ser responsables de las variaciones en la forma en que estas tres especies procesan la información neuronal.

Constataron que las células se organizan en distintas subclases amplias y que los niveles superiores de la jerarquía se componen de unos 25 subtipos.

Las diferentes subclases pueden estar determinadas por su perfil genético y otras características o por su ubicación en el cerebro.

Los estudios servirán para avanzar en la comprensión de cómo madura y se desarrolla el cerebro y las funciones que los distintos tipos de células desempeñan en la creación del pensamiento complejo y el comportamiento.

"Este trabajo representa un paso crucial que mejorará drásticamente el ritmo de los avances en la comprensión del cerebro", concluye Joshua Gordon, director del Instituto Nacional de Salud Mental.