Publican el primer mapa completo del cerebro de un mamífero: el atlas neuronal de un ratón

El cerebro de un mamífero es uno de los pináculos de la evolución, un conjunto de varios sistemas altamente especializados compuestos por diversos tipos de células y múltiples propiedades funcionales. La interacción entre estas redes neuronales es lo que permite controlar las sofisticadas y complejas actividades que caracterizan a las especies. Ahora, varios trabajos coordinados por la Iniciativa BRAIN y publicados en la revista Nature han unido todas las piezas para publicar el mapa más completo hasta las fecha de las regiones cerebrales y las células que las hacen funcionar.

Este 'atlas' del cerebro completo de un ratón saca a la luz aspectos desconocidos hasta la fecha sobre su estructura y organización, así como sobre las funciones de las células cerebrales individuales y los circuitos neuronales. También aporta indicios para los investigadores sobre la evolución del encéfalo de los mamíferos, y permite observar cómo la configuración de las distintas neuronas puede contribuir a los trastornos neurológicos. Es el primer trabajo de este tipo que abarca la totalidad de estas conexiones neurológicas en lugar de regiones individuales. 

"Esta remesa de artículos hace otra vez historia", declara Rafael Yuste, profesor de Ciencias Biológicas y director del Centro de NeuroTecnología de la Universidad de Columbia en Nueva York (EEUU), presidente de la Fundación NeuroRights e impulsor del proyecto BRAIN, a Science Media Centre. "El cuerpo es una máquina biológica muy compleja, formada por células de muchos tipos. Podría decirse que no entenderemos cómo funciona ningún órgano hasta que no sepamos qué tipos de células lo componen".  

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Este mapa en alta resolución fue creado combinando la secuenciación de ARN de células únicas de unos cuatro millones de células cerebrales con los datos de transcriptómica espacial de hasta otros 4,3 millones de células. Los resultados se presentan en cuatro niveles jerárquicos de organización: 34 clases, 338 subclases, 1.201 'supertipos' y 5.322 agrupaciones. En cuanto a regiones, la zona dorsal contendría menos células pero de mayor variedad, mientras que la ventral contiene más tipos de neuronas estrechamente emparentadas unas con otras.

El cerebro es laminado en secciones para determinar qué células están presentes. SALK Institute.

"Lo que veo más novedoso, comparando con los anteriores papers, es que no solo se mapean los tipos celulares del cerebro, sino la posición de cada tipo de neurona. Es lo que se llama 'transcriptómica espacial', utilizando técnicas de microscopía nueva que permite hacer análisis de posiciones determinadas en cortes histológicos", explica Yuste. El investigador destaca el trabajo de la inventora de la técnica, Xiaowei Zhuang de la Universidad de Harvard, "injustamente olvidada" por el Nobel de Química en 2014 tras inventar la primera técnica de microscopía de superresolución (STORM).

"Nosotros hemos participado en este esfuerzo del Allen Institute, que ha culminado en una clasificación unificada de células corticales", prosigue Yuste. "El tener una lista de todas las neuronas se puede considerar como una piedra de Rosetta del cerebro, algo que haría feliz a Cajal y a Lorente de No. Además, hemos colaborado con Zhuang, a quien conozco bien, y ella ha expresado su disposición a asesorar al Spain Neurotech, con lo que quizás la podemos ver por Madrid con frecuencia".

Uno de los equipos, liderado por Bing Ren de la Escuela de Medicina de San Diego, ha comparado la regulación genética en el córtex motor primario de los ratones, monos tití, macacos y finalmente humanos. En los cuatro casos se encontaron variantes comunes vinculadas a la esclerosis múltiple, la anorexia nerviosa o la adicción al tabaco. "El ADN es el lenguaje de cada célula, y al igual que hay raíces en cada idioma que se comparten con muchos otros, hay patrones de expresión de los genes que se han conservado evolutivamente entre especies", concluye Ren.