Hito científico: crean el primer atlas del cerebro humano, desde el embrión hasta la edad adulta

En 2017 se puso en marcha uno de los proyectos científicos más ambiciosos: mapear el cerebro humano, célula a célula, para ofrecer una referencia frente a la que oponer cualquier trastorno neurológico y destapar su evolución. Hoy acaba de publicarse el resultado de este esfuerzo y abre el camino a una nueva era en la investigación del cerebro.

Así es como lo califica Mattia Maroso, editor senior del área de neurociencia del grupo editorial Science, cuyas revistas dan cuenta del hallazgo. "'¡La era de la investigación celular del cerebro está llamando a la puerta!", exclama en la introducción que aúna los trabajos publicados.

Porque se trata de un buen puñado de estudios: nada menos que 21, distribuidos entre las revistas Science, Science Advances y Science Translational Medicine. En ellos, se desgranan los secretos de los 86.000 millones de neuronas del encéfalo humano y el número similar de células no neuronales, principalmente de la glía, que sostienen y protegen a las primeras.

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Han sido cientos de científicos —principalmente de Europa y Estados Unidos— los que han trabajado conjuntamente como parte del BRAIN Initiative – Cell Census Network o BICCN, que traducido sería algo así como Red del Censo Celular de la Iniciativa BRAIN (cerebro en inglés), acrónimo de Investigación del Cerebro a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras.

El atlas del cerebro, que estará disponible de forma gratuita para cualquier investigador en neurociencias, se extiende en el espacio y en el tiempo, porque no solo han secuenciado el cerebro adulto (con los órganos de tres donantes) sino que también lo han hecho con el encéfalo en desarrollo (27 embriones de entre 5 y 14 semanas de gestación) y con el de varios primates no humanos, entre los que se encuentran chimpancés, gorilas, macacos rhesus y titíes.

Los investigadores han estudiado más de un centenar de regiones del cerebro y han hallado y secuenciado genéticamente más de 3.000 tipos celulares distintos, el 80% de los cuales se trata de neuronas.

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Además, han analizado estos tipos celulares en 75 cerebros humanos que pasaban por epilepsias o cirugías tumorales, mostrando cómo varían en función de la patología. Después de todo, cada cerebro humano es distinto y es necesario descartar particularidades que puedan confundir a los futuros investigadores.

Los estudios arrojan varias sorpresas. La primera de ellas es que la diversidad de tipos neuronales es mayor en el tronco encefálico que en la corteza, la 'más humana' de las capas del cerebro.

Sten Linnarsson, profesor del Departamento de Bioquímica y Biofísica Médica en el Instituto Karolinska de Suecia y uno de los investigadores del BICCN, explica que es probable que esto se deba a que "algunas de estas células controlan comportamientos innatos, como los reflejos de dolor, el miedo, la agresividad y la sexualidad".

Humanos, chimpancés y gorilas

Otra curiosidad es que, comparándolas con las neuronas humanas, las del chimpancé y el gorila se parecen más entre sí. En principio, no debería ser así: seres humanos y chimpancés compartimos un ancestro común.

Estudios dentro de este macro-paquete ofrecen interesantes ideas, como las idénticas frecuencias de sincronización entre neuronas en humanos y ratas, cuando la distancia que tienen que recorrer los impulsos en estas últimas es mucho menor.

Por otro lado, también se ha profundizado en la clave de la inflamación del cerebro en las primeras etapas de la vida, ya que se trata de un factor de riesgo para el desarrollo posterior de trastornos neurológicos.

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Javier Morante, científico titular del CSIC en el Instituto de Neurociencias en Alicante, ha señalado, en declaraciones recogidas por el Science Media Centre, que los estudios que acaban de ser publicados "representan un hito en la historia de la biología, a la altura de la secuenciación del genoma humano en el año 2000".

Los hallazgos "podrían suponer una puerta de entrada para entender las causas de enfermedades como el autismo o trastornos psiquiátricos con un origen embrionario, o enfermedades neurodegenerativas como la demencia, el párkinson o el alzhéimer, cuya manifestación tiene lugar en la vejez".

Por su parte, María Figueres Oñate, investigadora postdoctoral en el Instituto Cajal-CSIC en Madrid, valora el "buen rigor científico" de los estudios, ya que muchas de las nuevas tecnologías usadas en ellos —por primera vez en humanos— para secuencias genómicas, epigenómicas (las modificaciones externas a los genes que influyen en ellos) y transcriptómicas (qué genes se expresan en cada célula) han sido desarrolladas por los propios autores de los trabajos.

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Hablando también para el Science Media Centre, Figueres destaca cómo, por primera vez, se ha relacionado esta secuenciación transcriptómica con la localización in situ de las células, es decir, en qué áreas del cerebro en desarrollo se localizan los distintos tipos celulares, algo que hasta ahora no se había hecho.

"Indudablemente, aún queda camino por recorrer en el campo de la genética humana, especialmente en la recopilación de datos de diversas poblaciones para evitar sesgos", explica. "Sin embargo, en términos generales, este material constituye un punto de partida valioso para comprender la heterogeneidad y variabilidad presentes en el cerebro humano".