Dos fuerzas ocultas ayudan a construir el cerebro humano antes del nacimiento
Scitechdaily.com
Por la Universidad de California - Ciencias de la Salud de Los Ángeles16 de septiembre de 2026
Dos nuevos estudios revelan que las células madre que ayudan a construir la corteza cerebral humana reciben señales tanto del metabolismo como de las regiones cerebrales vecinas. Crédito: Shutterstock
Los científicos han descubierto dos fuerzas sorprendentes que ayudan a guiar la formación del cerebro humano antes del nacimiento.
Antes del nacimiento, el cerebro humano se forma en gran medida gracias a un tipo especial de células madre conocidas como glía radial. Estas células ayudan a determinar qué células cerebrales se producen, cuándo aparecen y cómo se desarrolla la corteza cerebral, la región implicada en el pensamiento, la memoria y el lenguaje.
Las células gliales radiales dan origen a muchas de las neuronas y células de soporte presentes en la corteza cerebral. Los científicos creen que también desempeñaron un papel fundamental en la notable expansión de la corteza humana en comparación con la de otras especies. La mayoría de las células gliales radiales desaparecen antes del nacimiento, aunque posteriormente pueden aparecer células con características similares en cánceres cerebrales por razones que aún no se comprenden del todo.
“Las células gliales radiales son las células más fascinantes que jamás hayan existido”, afirmó Aparna Bhaduri, profesora adjunta de química biológica en la Facultad de Medicina David Geffen de la UCLA. “Son fundamentales para nuestra humanidad. Pero también están en el centro de muchos trastornos del neurodesarrollo y neuropsiquiátricos, así como del cáncer; por lo tanto, comprender cómo toman sus decisiones es una forma de empezar a entender cómo surgen estas afecciones”.
Dos nuevos estudios, publicados en Cell y Science , aportan información novedosa sobre cómo estas células deciden en qué se convertirán. Bhaduri y sus colegas descubrieron que las células gliales radiales responden a dos tipos de información muy diferentes: la forma en que procesan los nutrientes y las señales físicas directas provenientes de otra parte del cerebro en desarrollo.
En conjunto, estos hallazgos ofrecen una visión más clara de cómo la corteza humana produce una variedad tan enorme de células.
Se fusionan organoides derivados de células madre talámicas (verdes) y corticales (rojas) para estudiar cómo las neuronas del tálamo influyen en las células progenitoras corticales inmaduras, llamadas glía radial (blancas), durante el desarrollo cerebral. Crédito: Claudia Nguyen, Laboratorio Aparna Bhaduri
El metabolismo ayuda a dirigir las células madre cerebrales
En el estudio publicado en la revista Cell , los investigadores crearon un mapa detallado de la actividad metabólica en la corteza cerebral humana en desarrollo. El proyecto reunió a los laboratorios de Bhaduri y Heather Christofk, y fue liderado por los coautores principales Jessenya Mil y Jose Soto.
Utilizando tejido humano donado junto con organoides cerebrales cultivados a partir de células madre, los investigadores descubrieron que el metabolismo no solo suministra energía y materias primas, sino que también puede influir activamente en el desarrollo de las células madre cerebrales.
Se descubrió que las células gliales radiales dependen en gran medida de la vía de las pentosas fosfato, un proceso metabólico que utiliza glucosa para fabricar los componentes moleculares necesarios para las células que se dividen rápidamente.
Cuando los investigadores redujeron los niveles de glucosa o interfirieron con esa vía, las células gliales radiales modificaron su comportamiento. En lugar de producir la misma mezcla de células, se orientaron hacia la generación de más neuronas inhibitorias y otros tipos de células que normalmente aparecen más tarde en el desarrollo.
“Lo sorprendente es que el metabolismo no es algo pasivo que ocurre en segundo plano”, dijo Bhaduri, miembro del Centro de Investigación de Células Madre Broad de la UCLA y del Centro Oncológico Integral Jonsson de UCLA Health. “Realmente puede controlar cómo toman decisiones las células madre”.
Los resultados podrían ayudar a los científicos a investigar cómo la nutrición materna, los trastornos metabólicos y otras influencias ambientales afectan al cerebro en desarrollo. El atlas metabólico creado por el equipo también constituye uno de los recursos más detallados hasta la fecha para el estudio del metabolismo durante el desarrollo del cerebro humano.
Una señal sorprendente del tálamo
El segundo estudio, publicado en Science y dirigido por la primera autora Claudia Nguyen, examinó una fuente de información muy diferente que llega a las células gliales radiales.
Los investigadores se centraron en el tálamo, una estructura situada en lo profundo del cerebro que ayuda a transmitir información por todo el sistema nervioso.
Los científicos saben desde hace tiempo que las neuronas del tálamo envían largas fibras hacia la corteza. Estas proyecciones talámicas finalmente se conectan con neuronas corticales específicas. Sin embargo, en los seres humanos, los estudios anatómicos han demostrado que las fibras llegan mucho antes de que se establezcan esas conexiones finales.
Eso planteó una pregunta importante: ¿Por qué las proyecciones llegan a la corteza tan pronto?
Utilizando "ensamblajes" cerebrales derivados de células madre humanas, los investigadores de la UCLA descubrieron que las fibras tienen otra función. Durante el desarrollo, las proyecciones del tálamo entran en contacto directo con la glía radial.
Ese contacto físico modificó la producción de las células madre. Las células gliales radiales expuestas a las proyecciones talámicas generaron más neuronas excitatorias, que son las principales células transmisoras de señales de la corteza. El efecto fue especialmente pronunciado en las neuronas de las capas superiores, una población que se ha expandido considerablemente durante la evolución del cerebro humano.
“Ya sabíamos que estas proyecciones influyen en el desarrollo de la corteza”, dijo Bhaduri. “Lo que descubrimos específicamente es que esta influencia se produce a través de una conexión física real entre las proyecciones y la glía radial, un punto de contacto que no se había identificado antes y que muy probablemente no existe en los roedores”.
Un gen vinculado a la conexión física
Los investigadores vincularon este punto de contacto recién identificado con NRXN1, un gen ya conocido por ayudar a las neuronas a formar conexiones entre sí.
Las mutaciones en NRXN1 se han asociado previamente con el trastorno del espectro autista. Para explorar su función, el equipo creó ensamblajes celulares utilizando células derivadas de pacientes portadoras de una mutación en NRXN1.
Las señales talámicas alteradas se comportaron de manera diferente a las producidas por las células no afectadas. Esto modificó el equilibrio entre la glía radial y las neuronas que generaba.
Este resultado ofrece a los investigadores una nueva forma de estudiar cómo los cambios muy tempranos en el desarrollo cerebral podrían influir en la formación de la corteza y potencialmente contribuir a afecciones neurológicas.
El cerebro en desarrollo está en constante comunicación
Aunque ambos estudios examinaron mecanismos muy diferentes, apuntan hacia la misma idea general.
Uno de los estudios se centró en el metabolismo, mientras que el otro examinó el contacto físico directo entre regiones cerebrales en desarrollo. En ambos casos, se demostró que las células gliales radiales responden continuamente a la información de su entorno.
Los hallazgos también demuestran cómo la tecnología de organoides cerebrales está transformando el estudio del desarrollo humano. Hace una década, los científicos contaban con pocas herramientas prácticas para investigar directamente el comportamiento único de las células madre neurales humanas. Ahora, los organoides permiten recrear ciertas características del desarrollo del cerebro humano en el laboratorio y abordar cuestiones que no pueden resolverse fácilmente utilizando únicamente modelos animales.
Bhaduri espera que estos hallazgos ayuden a establecer un principio más amplio en la neurociencia del desarrollo: el metabolismo y las conexiones físicas no son simplemente procesos de apoyo. Pueden determinar activamente cómo se comportan las células madre y qué tipo de células producen.
“En definitiva, estos estudios nos permiten vislumbrar cómo estas células toman decisiones”, afirmó. “Comprender esas decisiones es un primer paso para entender el desarrollo normal del cerebro, la vulnerabilidad a las enfermedades y, potencialmente, cómo operan programas similares de células madre en el cáncer cerebral”.
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Referencias:
“Atlas metabólico de la corteza humana temprana revela la remodelación glucolítica y el control de la vía de las pentosas fosfato en las transiciones del destino celular”, por Jessenya Mil, Jose A. Soto, Abigail S. Krall, Julia Peloggia, Sara Frigui, Olivia S. Fong, Laila Sathe, Nedas Matulionis, Francesca Day, Linsey Stiles, Katrina P. Montales, Daria J. Azizad, Carlos E. Gonzalez, Elisa Fazzari, Matthew X. Li, Patricia R. Nano, Antoni A. Martija, Cesar A. Perez-Ramirez, Claudia V. Nguyen, Brittney Wick, Weihong Ge, Ryan L. Kan, Madeline G. Andrews, Maximilian Haeussler, Michael F. Wells, Heather R. Christofk y Aparna Bhaduri, 4 de agosto de 2026, Cell .
“La entrada mediada por NRXN1 talámico a los progenitores corticales humanos impulsa la neurogénesis excitatoria”, por Claudia V. Nguyen, Antoni Martija, Daniel C. Jaklic, Rista White, Marty G. Yang, Patricia R. Nano, Jose A. Soto, Jessenya Mil, Dakshesh Rana, Jacqueline M. Martin, Hunter E. Schweiger, Sebastian Hernandez, Elisa Fazzari, Yu Liu, Jack M. Parent, Mohammed A. Mostajo-Radji, Daniel H. Geschwind y Aparna Bhaduri, 3 de septiembre de 2026, Science .
Esta investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación para la Investigación del Cerebro y el Comportamiento, la Fundación Alfred P. Sloan, la Fundación Rose Hills, el Fondo Esther A. y Joseph Klingenstein, la Fundación Simons, la Iniciativa Chan Zuckerberg, la Red Cell Atlas de la Iniciativa BRAIN de los NIH, la Fundación Internacional para la Investigación Ética, el Programa de Capacitación en Investigación con Células Madre del Centro de Investigación de Células Madre Broad de la UCLA y el Programa de Becarios Ablon del Centro Oncológico Integral Jonsson de UCLA Health y del Centro de Investigación de Células Madre Broad de la UCLA.
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Fuente:
