Durante mucho tiempo, la ciencia ha imaginado el cerebro como una estructura única que comienza a construirse a partir de un mismo conjunto de células. Esa visión parece lógica al observar el órgano adulto, donde millones de neuronas trabajan coordinadamente como si siempre hubieran formado parte del mismo sistema.
Sin embargo, una investigación liderada por científicos de la Universidad de Stanford propone mirar mucho más atrás, hasta las primeras etapas del desarrollo embrionario. Allí aparece una separación que podría cambiar la manera de entender cómo surgió uno de los órganos más complejos de los animales.
El estudio, publicado en Nature Neuroscience, sostiene que buena parte del cerebro no procede de una única población ancestral de células, sino de dos sistemas nerviosos que siguieron caminos diferentes antes de terminar integrados en un mismo órgano.
Dos caminos desde el comienzo del desarrollo
El cerebro adulto suele dividirse en tres grandes regiones: prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo. Las dos primeras están relacionadas con numerosas funciones superiores, mientras que el rombencéfalo incluye estructuras esenciales del tronco encefálico que participan en procesos como la respiración, el ritmo cardíaco, el sueño y determinados movimientos.
También alberga neuronas encargadas de controlar músculos de la cara, la lengua y la garganta. Precisamente ahí apareció una de las claves del nuevo estudio.
El equipo dirigido por Kyle Loh, de Stanford, analizó embriones de ratón durante la gastrulación, una etapa extremadamente temprana en la que el organismo comienza a organizar sus principales estructuras. Los investigadores identificaron dos poblaciones de células progenitoras claramente diferenciadas.
Una de ellas expresaba el gen Otx2 y estaba destinada a generar el prosencéfalo y el mesencéfalo. La otra expresaba Gbx2 y originaba el rombencéfalo.
Lo importante no era solamente que tuvieran destinos diferentes. Las células permanecían separadas desde las primeras fases del desarrollo y seguían trayectorias distintas. El análisis de la cromatina, que ayuda a determinar qué genes pueden activarse dentro de una célula, también reveló diferencias profundas entre ambas poblaciones.
Esto sugiere que la separación no aparece cuando el cerebro ya está formado. Está incorporada desde una fase muy temprana de su construcción.
La investigación, además, ayuda a explicar por qué algunos experimentos con células madre habían encontrado tantas dificultades para generar determinados tipos de neuronas.
Una pista que puede cambiar el laboratorio
Durante años, los científicos han conseguido producir diferentes clases de neuronas humanas a partir de células madre pluripotentes. Sin embargo, obtener neuronas correspondientes al rombencéfalo había sido especialmente complicado.
Según los investigadores, uno de los motivos podría estar precisamente en el punto de partida. Si las células destinadas al prosencéfalo y al mesencéfalo no pueden transformarse simplemente en células del rombencéfalo, intentar realizar esa conversión cuando el desarrollo ya está avanzado supone partir de una premisa equivocada.
El estudio plantea, por tanto, una idea sencilla pero importante: para fabricar una determinada neurona quizá sea necesario reconstruir primero el camino embrionario que conduce hasta ella.
A partir de esta nueva comprensión, el equipo consiguió utilizar células madre pluripotentes humanas para generar en el laboratorio neuronas motoras funcionales procedentes del rombencéfalo. Las células obtenidas mostraron actividad eléctrica y produjeron proteínas características de las regiones que participan en el control de músculos relacionados con movimientos faciales y la deglución.
El resultado podría ser especialmente útil para estudiar enfermedades que afectan a las neuronas motoras, entre ellas la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica. En algunos pacientes, estas enfermedades pueden terminar afectando funciones esenciales como tragar o respirar.
El acceso a neuronas de este tipo permite crear modelos experimentales en el laboratorio sin depender de muestras de tejido del tronco encefálico de pacientes vivos.
Pero el hallazgo tiene una segunda dimensión, mucho más antigua.
La división podría tener más de 500 millones de años
Los investigadores compararon el desarrollo embrionario de distintas especies y encontraron indicios de un patrón similar en animales tan diferentes como pollos, peces cebra y gusanos bellota.
Eso apunta a que la separación entre estos dos sistemas neuronales no sería una particularidad reciente de los mamíferos ni una característica exclusiva del cerebro humano. Su origen podría remontarse a una etapa muy antigua de la evolución animal, hace más de 500 millones de años.
La hipótesis que surge de estos resultados es que la evolución no habría construido el cerebro moderno desde cero como una única estructura. En cambio, podría haber tomado sistemas neuronales que ya existían de forma independiente y reorganizarlos hasta conseguir que funcionaran juntos.
Con el paso de cientos de millones de años, esas estructuras terminaron formando lo que hoy reconocemos como un solo órgano. La apariencia de unidad del cerebro adulto, por tanto, podría ocultar una historia evolutiva mucho más fragmentada.
Más que descubrir que tenemos literalmente “dos cerebros” anatómicos independientes, el estudio propone algo más preciso: el cerebro se desarrolla a partir de dos linajes celulares ancestrales con historias diferentes que terminan integrándose funcionalmente.
La investigación no solo modifica una parte del relato sobre el origen del cerebro. También muestra que comprender las primeras decisiones que toman las células durante el desarrollo puede ser fundamental para reproducir neuronas específicas en el laboratorio y estudiar enfermedades que, hasta ahora, resultaban especialmente difíciles de modelar.
Quizá la gran sorpresa no sea que el cerebro tenga una historia dividida, sino que esas dos historias hayan conseguido funcionar juntas durante cientos de millones de años.
[Fuente: La Razón]
