Tabla de contenidos
Durante mucho tiempo el cerebro ha sido estudiado como un órgano que se desarrolla a partir de un origen neural común. Una investigación de la Universidad de Stanford plantea ahora una visión diferente: distintas regiones cerebrales se originarían a partir de dos poblaciones de células progenitoras separadas desde las primeras etapas del desarrollo embrionario.
El estudio, publicado en Nature Neuroscience, llevó a sus autores a proponer que el cerebro puede entenderse desde el desarrollo como un “órgano compuesto”, formado a partir de dos linajes celulares diferentes.
Esto no significa literalmente que una persona tenga “dos cerebros”. El hallazgo se refiere al origen embrionario de diferentes regiones de un mismo cerebro.
Los investigadores plantean además que esta organización podría reflejar la integración evolutiva de dos sistemas nerviosos antiguos.
¿Por qué los científicos hablan de dos orígenes del cerebro?
El equipo analizó las primeras etapas del desarrollo embrionario de ratones y detectó dos poblaciones distintas de células progenitoras neurales durante la gastrulación.
Una de estas poblaciones origina el prosencéfalo y el mesencéfalo, regiones relacionadas posteriormente con diferentes funciones cerebrales, incluidas capacidades cognitivas superiores.
La segunda población da origen al rombencéfalo, región posterior del cerebro vinculada con funciones esenciales para el organismo.
De acuerdo con los investigadores, ambas poblaciones celulares son mutuamente excluyentes desde etapas tempranas y no se superponen.
Esto plantea que el rombencéfalo sigue una ruta de desarrollo paralela e independiente, en lugar de derivar del mismo progenitor neural que las regiones anteriores.
Dos sistemas con funciones muy diferentes
Las regiones derivadas de estos linajes terminan desempeñando funciones distintas.
Las estructuras posteriores están relacionadas con procesos esenciales como la respiración, frecuencia cardíaca, presión arterial y sueño.
Las regiones anteriores del cerebro participan en funciones cognitivas más complejas, entre ellas el lenguaje, el razonamiento y otros procesos asociados con la cognición humana.
Kyle Loh, profesor asociado de Biología del Desarrollo de Stanford y autor sénior del estudio, explicó que el trabajo demuestra que la parte frontal del cerebro tiene un origen progenitor distinto al de la parte posterior.
Los científicos también encontraron diferencias en el ADN
La separación entre ambos grupos no apareció únicamente al seguir el destino de las células.
Los investigadores también identificaron diferencias en la configuración de la cromatina, estructura encargada de organizar el ADN y regular qué genes pueden activarse.
Estas diferencias eran coherentes con los destinos distintos de las dos poblaciones de células progenitoras.
El descubrimiento también puede ayudar a explicar por qué algunos intentos anteriores de producir determinadas neuronas del rombencéfalo en laboratorio presentaban dificultades.
Según el equipo, intentar transformar progenitores destinados al prosencéfalo y mesencéfalo en células propias del rombencéfalo implicaría partir de un linaje diferente.
Logran cultivar neuronas del rombencéfalo
Una de las aplicaciones inmediatas del descubrimiento ocurrió en el laboratorio.
A partir de los nuevos conocimientos sobre el desarrollo cerebral, los investigadores consiguieron inducir células madre pluripotentes humanas para convertirlas en neuronas motoras funcionales correspondientes al rombencéfalo.
Las células madre pluripotentes tienen la capacidad de generar diferentes tipos celulares del organismo.
Contar con un método para producir estas neuronas ofrece una nueva herramienta experimental, especialmente porque obtener tejido del tronco encefálico de pacientes vivos resulta complicado.
El hallazgo podría ayudar a estudiar ELA y atrofia muscular espinal
La posibilidad de producir estas células en laboratorio puede facilitar el estudio de enfermedades que afectan regiones posteriores del sistema nervioso.
Entre ellas se encuentran la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal (AME).
Los científicos podrían utilizar las neuronas cultivadas para analizar qué procesos celulares fallan durante estas enfermedades y estudiar potenciales estrategias terapéuticas.
Sin embargo, el descubrimiento no constituye actualmente un tratamiento ni una cura para estas enfermedades.
Su importancia inmediata radica en ofrecer un modelo experimental más específico para estudiarlas.
También podría aportar información sobre obesidad
El rombencéfalo contiene circuitos involucrados en la regulación del hambre.
Por ello, comprender mejor cómo se desarrollan y funcionan sus neuronas también podría contribuir a investigar mecanismos relacionados con la obesidad.
La Universidad de Stanford señala que algunos de estos circuitos están involucrados en los efectos de medicamentos como la semaglutida, utilizada para tratar la diabetes tipo 2 y, en determinadas presentaciones e indicaciones, para el control del peso.
Esto no significa que el estudio haya descubierto un nuevo tratamiento contra la obesidad, sino que el nuevo modelo celular podría facilitar futuras investigaciones sobre los circuitos que intervienen en la regulación del apetito.
¿El cerebro humano son realmente dos órganos?
La conclusión requiere una precisión importante.
El estudio no establece que los humanos tengan literalmente dos cerebros independientes.
Los investigadores utilizan el concepto de “órgano compuesto” para describir el hecho de que distintas regiones del cerebro proceden de dos poblaciones progenitoras separadas durante el desarrollo.
Posteriormente, estas regiones quedan integradas anatómica y funcionalmente en el sistema nervioso.
Los autores plantean que esta división podría tener raíces evolutivas muy antiguas y haberse conservado durante cientos de millones de años.
El descubrimiento cambia así la forma de entender el origen del cerebro y, al mismo tiempo, proporciona nuevas herramientas para estudiar regiones que hasta ahora resultaban especialmente difíciles de reproducir en laboratorio.
Más que revelar que tenemos “dos cerebros”, la investigación muestra que un mismo cerebro puede construirse a partir de dos linajes celulares distintos que comienzan su desarrollo por caminos separados y terminan funcionando como un sistema integrado.
