Primer paso del atlas cerebral: mapean la región que controla el movimiento

Conocer el comportamiento de las neuronas y otras células involucradas en las diferentes regiones que conforman cerebro humano es una de las grandes incógnitas de la neurociencia, pero gracias al último avance la comunidad científica la respuesta está un paso más cerca de lograrse. Tras un lustro de trabajo y el esfuerzo de 250 investigadores involucrados bajo la Iniciativa BRAIN (cuyas siglas responden a Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies) se ha logrado mapear y clasificar las células de la parte del cerebro encargada de coordinar los movimientos, la corteza motora primaria.

Un censo celular que representa el primer paso para generar un "atlas cerebral total" y comprender cómo las redes neuronales del cerebro controlan el cuerpo y la mente, según afirma el artículo "insignia" que aglutina los 17 ensayos publicado en la revista Nature.

“Este atlas del cerebro allanará el camino para mapear todo el cerebro de los mamíferos, así como para comprender mejor las misteriosas enfermedades cerebrales, incluidas las que atacan las neuronas que controlan el movimiento, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) o la esquizofrenia”, detallan en el estudio. 

Primera entrega, la corteza motora 

En esta primera entrega del ambicioso proyecto, los investigadores se fijaron en la corteza motora, la parte central del cerebro que controla los procesos de planificación, control y ejecución de las funciones motoras voluntarias, ya que es similar en casi todos los mamíferos y, especialmente, en los analizados: ratones, monos y humanos. Además, según los investigadores, es una zona representativa del neocórtex, la capa más externa del cerebro de los mamíferos, que no solo integra información sensorial y motora, sino que también da lugar a nuestras complejas funciones cognitiva.

El objetivo de BRAIN era establecer un marco unificado de organización del tipo de células corticales motoras mediante la descripción de cómo se unieron los diversos componentes moleculares, de cableado y funcionales. “En la primera página de cualquier manual sobre cómo funciona el cerebro debería leerse: 'aquí están todos los componentes celulares, esta es la cantidad de ellos, aquí es donde están ubicados y con quién se conectan'”, detallan los investigadores.

Después de catalogar por separado la información extraída de los cerebros de ratones, titíes y humanos, un equipo de estadísticos combinó datos de toda la información para determinar la mejor manera de clasificar o agrupar células en diferentes tipos y, presumiblemente, diferentes funciones basadas en las diferencias observadas en la expresión y los perfiles epigenéticos entre estas células. 

“Demostramos la solidez y validez de esta clasificación a través de fuertes correlaciones entre fenotipos celulares y una fuerte conservación entre especies. Juntos, estos datos comprenden un atlas celular de la corteza motora primaria que abarca un catálogo de referencia completo de tipos de células, sus proporciones, distribuciones espaciales, características anatómicas y fisiológicas y perfiles genéticos moleculares”, concluyen los autores.

Un futuro con un atlas completo del cerebro

Un mapa celular que pude presumir de ser el más grande de la historia y que, según los autores, establece una base para un estudio integrador de la arquitectura y función de los circuitos corticales similar a los genomas de referencia para estudiar la función genética y la arquitectura reguladora del genoma. Además, proporciona un mapa de los genes que contribuyen a los fenotipos celulares y su regulación epigenética.

“Este trabajo proporciona una hoja de ruta para explorar la diversidad y la organización celular en las regiones del cerebro, los sistemas de órganos y las especies”, explican los autores, quienes han habilitado el acceso público las bases de datos y las herramientas asociadas que permiten el acceso genético para la experimentación.

La idea del grupo de trabajo es extender este análisis a otras partes del cerebro para concluir con un atlas total. “Una vez que tenemos todas esas partes definidas, podemos subir un nivel y comenzar a comprender cómo esas partes funcionan juntas, cómo forman un circuito funcional, cómo eso finalmente da lugar a percepciones y comportamientos y cosas mucho más complejas”, señala Helen Bateup, profesora asociada de biología molecular y celular de la Universidad de California y coautora del artículo principal que sintetiza los resultados de los 17 estudios publicados.