Tras un esfuerzo colosal de cinco años, investigadores han presentado un "atlas" que ofrece una visión sin precedentes de las complejidades del cerebro humano.
El atlas, que estará disponible para investigadores de todo el mundo, puede considerarse similar a los atlas que todos conocemos: un libro de mapas.
Puntos clave
- Un proyecto innovador, que lleva cinco años de desarrollo, ha dado como resultado un "atlas" del cerebro
- Cataloga más de 3.000 tipos de células cerebrales y proporciona información sobre cómo varían de persona a persona.
- El objetivo es comprender mejor las causas de las afecciones neurológicas y psiquiátricas.
Pero este cataloga las células cerebrales humanas, mostrando su sorprendente diversidad y complejidad. A partir de ahora, el atlas ayudará a otros investigadores a "navegar" el cerebro, dijo Bing Ren, profesor de la Universidad de California en San Diego, quien fue parte de la invesitgación.
El atlas abarca más de 3.000 tipos de células cerebrales y ofrece una visión de cómo varían de una persona a otra, cómo difieren de las células cerebrales de primates no humanos, cómo tipos específicos de células cerebrales están relacionados con enfermedades concretas y más.
El objetivo final, dijo Ren junto a otros expertos, es comprender mejor el funcionamiento del cerebro humano, y qué falla en la gama de afecciones neurológicas y psiquiátricas que afligen a los humanos, desde el Alzheimer hasta la depresión y la esquizofrenia.
La publicación del atlas de células cerebrales, según Ren, "es solo el comienzo".
El trabajo está detallado en una colección de 21 artículos que se publicaron el 13 de octubre en las revistas Science, Science Advances y Science Translational Medicine. En total, el proyecto involucró a cientos de científicos de diferentes países, reunidos bajo el programa BRAIN Initiative de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.
El ambicioso proyecto fue posible gracias a la nueva tecnología que permite a los científicos estudiar las características y funciones de células individuales.
Ese tipo de comprensión profunda de las células cerebrales podría eventualmente llevar a nuevos tratamientos altamente dirigidos para afecciones neuropsiquiátricas, incluidas aquellas en las que nadie ha pensado todavía, dijo el Dr. Panos Roussos, profesor de la Escuela de Medicina Icahn en el Monte Sinaí, Nueva York, quien trabajó en el proyecto.
Muchos medicamentos actuales para esas enfermedades se centran en los neurotransmisores, sustancias químicas que ayudan a las células cerebrales a comunicarse.
Ayudan a muchas personas, pero también "dejan atrás a muchas otras", dijo el Dr. Jeffrey Borenstein, presidente de la Fundación de Investigación de Cerebro y Comportamiento en Nueva York.
Borenstein, que no participó en el proyecto del atlas, lo llamó "un trabajo muy importante".
"Sienta las bases para que los científicos comprendan mejor cómo funciona el cerebro, tanto en salud como en estados de enfermedad", dijo. "Creo que esto ofrece una esperanza tremenda para las personas que viven con enfermedades psiquiátricas."
Las células cerebrales humanas, es justo decirlo, son diversas y complejas. Cada célula en el cerebro tiene la misma secuencia de ADN, pero diferentes tipos de células usan diferentes genes, y en diferentes cantidades.
Como analogía, Ren dijo que las células cerebrales pueden considerarse como personas que viven en diferentes partes del mundo: dependiendo de dónde terminen residiendo en el cerebro, hablan diferentes idiomas.
Un objetivo general, dijeron Ren y Roussos, es comprender mejor cómo interactúan esos diferentes tipos de células cerebrales entre sí, en salud y en enfermedad, y identificar los tipos de células que son relevantes para cualquier enfermedad en particular.
En su estudio, el equipo de Ren analizó tres cerebros humanos, observando en detalle más de 1 millón de células en 42 regiones cerebrales. Identificaron 107 subtipos diferentes de células cerebrales, luego pudieron correlacionar ciertos aspectos de la biología molecular de las células con enfermedades específicas, incluidas la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la enfermedad de Alzheimer.
Roussos y sus colegas, mientras tanto, estudiaron tejido cerebral a lo largo de la vida, desde el desarrollo fetal hasta la edad adulta. Eso es crítico, dijo Roussos, ya que diferentes condiciones neuropsiquiátricas tienen diferentes edades de inicio.
También pudieron mapear ciertos tipos de células cerebrales a enfermedades específicas. Eso incluyó asociaciones que anteriormente eran desconocidas, incluido el vínculo del síndrome de Tourette con células llamadas oligodendrocitos y el trastorno obsesivo-compulsivo con astrocitos.
"Si sabes qué tipo de célula está relacionado con una enfermedad, entonces puedes hacer hipótesis sobre las causas", dijo Ren.
Señaló que su trabajo, como algunos estudios anteriores, apunta a la importancia de las células llamadas microglía en el Alzheimer. Las microglías son células inmunitarias residentes en el cerebro, y Ren y otros investigadores sospechan que un conjunto anormal de microglías "súper activadas" juega un papel central en causar Alzheimer, atacando las neuronas del cerebro.
"¿Hay alguna forma de calmar ese exceso de activación?", cuestiona Ren.
Entre los otros hallazgos del proyecto:
- Investigadores del Allen Institute for Brain Science, en Washington, D.C., y otros centros estudiaron qué genes están "activados" en células individuales en el cerebro humano, lo que les permitió catalogar más de 3.000 tipos diferentes de células cerebrales.
- Los individuos varían ampliamente en sus proporciones de diferentes tipos de células cerebrales, y en qué genes están activos dentro de esas células.
- Los humanos comparten el mismo tipo básico de "arquitectura" de células cerebrales con nuestros parientes primates más cercanos, chimpancés y gorilas. Donde diferimos es en qué genes usan esas células. Específicamente, esas diferencias se ven en genes que permiten que las células cerebrales se conecten y formen circuitos.
En una declaración, el Dr. John Ngai, director de la Iniciativa BRAIN del NIH, dijo que las colaboraciones científicas del programa están "propulsando el campo a un ritmo exponencial".
"El progreso, y las posibilidades, han sido simplemente impresionantes", dijo.
Más información
Los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. tienen un manual básico sobre el cerebro.
FUENTES: Bing Ren, PhD, profesor, medicina celular y molecular, Universidad de California, San Diego; Panos Roussos, MD, PhD, profesor, psiquiatría, y genética y ciencias genómicas, director, Centro para Neurogenómica de Enfermedades, Escuela de Medicina Icahn en el Monte Sinaí, Nueva York; Jeffrey Borenstein, MD, presidente y CEO, Fundación de Investigación de Cerebro y Comportamiento, Nueva York; Science Advances y Science, 13 de octubre de 2023.
