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Las edades del cerebro: el atlas más detallado de la corteza prefrontal revela cómo cambia y envejece a lo largo de la vida
Un extenso mapa de la actividad de los genes cerebrales muestra cambios biológicos que pueden estar implicados en la salud y en la posibilidad de sufrir enfermedades
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BARCELONA.- Aquella barra de hierro que atravesó el cráneo del joven Phineas Gage en el verano de 1848 cambió la comprensión del cerebro humano. Fue un accidente: a causa de una explosión durante la construcción del ferrocarril, una vara de hierro salió disparada hacia este joven capataz de obra estadounidense y le destrozó la corteza prefrontal del cerebro. Gage sobrevivió. Pero de repente, aquel chaval responsable y serio se convirtió en alguien irrespetuoso, impaciente y violento, incapaz de contener sus emociones y cruel con sus compañeros. Era un giro de comportamiento extraño, insólito, pero sirvió para cimentar la idea de que la corteza prefrontal, que hasta entonces se creía una zona no funcional del cerebro, podría ser una pieza fundamental de la cognición humana.
Hoy, casi 180 años después, se sabe con certeza que la corteza prefrontal es el centro de control de las funciones ejecutivas del ser humano, una especie de director de orquesta que ayuda a “planificar, tomar decisiones, centrar la atención y adaptar el comportamiento”, explica el psiquiatra Panos Roussos, director del Centro de Neurogenómica de las Enfermedades de la Facultad de Medicina Icahn de Mount Sinai (EE.UU.). Este científico y un puñado de investigadores del Consorcio PsychAD acaban de dar otro salto científico en la comprensión de esta zona del cerebro al construir un atlas genómico y celular que describe el desarrollo de la corteza prefrontal a lo largo de la vida. La investigación, que se publicó en la revista Nature este miércoles, abre un camino para entender cómo envejece el cerebro y la susceptibilidad a enfermedades neuropsiquiátricas.
“[Desde el caso de Gage] hemos aprendido mucho sobre la función de esta región, pero seguíamos sin tener una imagen detallada de cómo cambian sus distintos tipos celulares a lo largo de la vida. ¿Qué células experimentan los mayores cambios durante la infancia? ¿Cuáles permanecen relativamente estables en la edad adulta? ¿Qué procesos biológicos cobran mayor relevancia en la vejez?”, plantea Roussos en una respuesta por correo electrónico.
Su investigación empieza a responder a algunas de esas preguntas al hallar pruebas de cómo varía la expresión génica con el paso del tiempo. El estudio forma parte de una colección de artículos (publicados en revistas del grupo Nature) que mapean la arquitectura molecular y celular de los trastornos cerebrales.
En concreto, este de Roussos se centra en el estudio de la corteza prefrontal dorsolateral. “Es especialmente reveladora para comprender el ciclo vital, ya que experimenta un desarrollo prolongado y sustenta capacidades cognitivas que pueden volverse vulnerables con la edad”, cuenta. Los investigadores midieron la actividad génica en más de 1,3 millones de células procedentes de los cerebros donados de 284 personas neurotípicas (con un desarrollo neurológico estándar) de entre 0 y 97 años, e identificaron cambios biológicos que pueden ser claves en la salud y en la enfermedad.
Los distintos tipos de células no envejecen de la misma manera ni al mismo tiempo. Los científicos vieron cambios moleculares extensos en el desarrollo, cierta estabilidad en la juventud y la edad adulta, y de nuevo cambios en la última etapa de la vida. “Los cambios relacionados con el desarrollo fueron especialmente acusados en las neuronas. En etapas posteriores de la vida, muchos de los cambios más marcados se produjeron en la glía —las células que dan soporte, aíslan y protegen a las neuronas—, incluyendo alteraciones en la actividad inmunitaria y en las respuestas al estrés celular”, expone Roussos.
Un punto de inflexión a los 24 años
Los investigadores también identificaron los 24 años como un punto de inflexión inesperado, a partir del cual la composición celular de la corteza prefrontal se mantiene mayoritariamente estable. Roussos matiza que eso no significa que el cerebro alcance su madurez completa a esa edad ni que ahí termine la adolescencia. “Este hallazgo ayuda a describir la cronología del desarrollo celular. No debe considerarse un límite universal para la edad adulta. Nuestros propios resultados demuestran que el cerebro sigue experimentando cambios moleculares durante gran parte de la vida”, agregó.
En conjunto, asegura el científico, el descubrimiento de esos cambios moleculares en diversas etapas vitales “demuestra que los distintos componentes del cerebro siguen cronologías biológicas diferentes”. Y defiende que el atlas servirá a los investigadores como referencia para estudiar “cómo esas cronologías se relacionan con la salud y la enfermedad”.
Para Marta Nieto, líder del grupo de investigación Desarrollo de la Corteza Cerebral en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), “el gran valor de este estudio reside en que permite seguir por separado cómo cambia con la edad cada una de las principales poblaciones celulares del cerebro”. “En lugar de observar el envejecimiento del tejido cerebral como un fenómeno único, los investigadores pueden reconstruir qué les ocurre a las neuronas, los astrocitos, los oligodendrocitos o la microglía a lo largo de prácticamente un siglo de vida humana”, expone la experta en declaraciones al portal SMC.
Otra mirada al envejecimiento cerebral
La investigadora defiende que el trabajo cambia el punto de vista desde el que contemplamos el envejecimiento cerebral: “Quizá para entender por qué las neuronas se vuelven vulnerables con la edad no debamos mirar únicamente a las propias neuronas, sino también a cómo envejecen las células que las alimentan, protegen y acompañan durante toda la vida”.
En su libro El cerebro, el teatro del mundo (Paidós), el neurocientífico Rafael Yuste dice que la corteza prefrontal es “un controlador del comportamiento”, algo así como un “crítico interno” que nos corrige y nos censura, inhibiendo comportamientos inadecuados y fomentando otros. Sobre este estudio, el investigador destaca su importancia y recuerda, en declaraciones a SMC, que la información sobre los tipos celulares es “imprescindible para entender cómo funcionan los circuitos neuronales”. “Mapear todos los tipos celulares del cerebro era el sueño de Cajal y el hacerlo en la corteza prefrontal humana es particularmente importante, ya que es la parte de nuestro cerebro donde se concentra el procesamiento de información cognitiva y mental”, señala.
En otra de las investigaciones de esa colección de estudios que se acaba de publicar, también se mapeó la arquitectura genética y celular de diversos trastornos cerebrales y se descubrió que algunas dolencias comparten vías moleculares comunes, pero también firmas celulares distintas. Ese hallazgo ayudaría a entender, según los científicos, por qué diferentes trastornos neurológicos y psiquiátricos convergen en procesos biológicos similares, manteniendo a la vez características específicas de cada enfermedad. En un comunicado, Roussos aseguró que con estos atlas también se comenzó a trazar “un camino hacia nuevas dianas terapéuticas y la próxima generación de tratamientos para estas enfermedades”.
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