Un pequeño gusano desvela cómo es el desarrollo del cerebro humano: sigue patrones sinápticos que aseguran el procesamiento de la información
Pablo Javier Piacente
El cerebro de los animales, incluyendo al ser humano, respeta patrones de creación de sinapsis y redes neuronales que garantizan su desarrollo a lo largo de las distintas etapas de la vida y permiten procesar información. Algunos parámetros en el desarrollo infantil sirven para predecir el comportamiento de las estructuras cerebrales en la edad adulta.
El gusano Caenorhabditis elegans ha permitido rastrear cómo cambia el cerebro de un animal a lo largo de su vida, arrojando nueva luz sobre cómo se desarrolla el propio cerebro humano. Según los especialistas, es la primera vez que se deduce y compara la estructura de un cerebro completo en todas las etapas del desarrollo, desde el nacimiento hasta la edad adulta.
En el nuevo estudio, desarrollado por científicos del Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum (LTRI) de Canadá, se sostiene que se agregan muchas conexiones neuronales nuevas a medida que los animales envejecen. Las nuevas redes siguen patrones y sus cambios colectivos tienen un propósito concreto: el procesamiento efectivo de la información.
Un punto a destacar es que algunas propiedades estructurales en el cerebro de un recién nacido permiten predecir correctamente los patrones que seguirán las conexiones neuronales en el cerebro maduro: este nuevo conocimiento puede tener importantes aplicaciones para el seguimiento de diferentes patologías cerebrales en el ser humano.
Reglas fundamentales
En la nueva investigación, que fue publicada en la revista Nature, los especialistas describen con precisión cuatro patrones básicos que marcan cómo se establecen nuevas conexiones en el cerebro del gusano Caenorhabditis elegans. Estos parámetros serían en cierta forma las reglas fundamentales que permiten que tenga lugar la maduración y el desarrollo del cerebro, en todos los animales y en el ser humano.
De acuerdo a una nota de prensa, los científicos reconstruyeron por completo el «cableado» que une cada parte del cerebro del gusano. En consecuencia, lograron analizar cada conexión neuronal y establecer la estructura de las redes, como si se tratara de una red hogareña de ordenadores y dispositivos informáticos integrados entre sí. A partir de dicha información, lograron descifrar los parámetros que guían esas conexiones.
Plasticidad variable
Además de descubrir que los cambios en los patrones sinápticos son guiados a lo largo del desarrollo del cerebro por el propósito concreto de garantizar el procesamiento efectivo de la información, los investigadores también comprobaron que las diferentes partes del cerebro tienen distintos grados de flexibilidad o plasticidad durante el proceso de desarrollo.
Si estas conclusiones pueden extrapolarse al ámbito humano, significaría que los expertos podrían saber qué parte del cerebro tiene más plasticidad en una persona y así idear estrategias para superar las vulnerabilidades genéticas a las enfermedades durante el desarrollo cerebral. Sin dudas, una herramienta que podría marcar una revolución en el campo de la neurología.
Un proceso individual y dinámico
Por si esto fuera poco, los patrones centrales del desarrollo del cerebro también desvelan diferencias sustanciales de conectividad. Gracias a esto, cada cerebro es único. Las redes sinápticas funcionan también como una «firma» que identifica a cada cerebro: los tipos de asociaciones que se establecen son individuales y particulares.
En el mismo sentido, el estudio canadiense ha demostrado que el desarrollo del cerebro es un proceso claramente dinámico: se concretan cambios permanentes en las conexiones entre diferentes neuronas, donde cada variación altera la fuerza de las redes existentes y, al mismo tiempo, genera nuevas conexiones.
El proceso va alterando la forma en que se procesa la información a lo largo del tiempo, aunque se mantiene un circuito central o centro neurálgico de funcionamiento y toma de decisiones.
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Referencia
Connectomes across development reveal principles of brain maturation. Witvliet, D., Mulcahy, B., Mitchell, J.K. et al. Nature (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03778-8
Foto: un modelo de ocho cerebros reconstruidos del gusano C. elegans, incluidas todas las células contenidas en el neuropilo, coloreadas por tipos de células. El neuropilo es la región comprendida entre varios cuerpos celulares o somas de neuronas de la sustancia gris del encéfalo y la médula espinal. Crédito: Dr. Mei Zhen, Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute.
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