MADRID 15 Dic. (EUROPA PRESS) -
Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) han publicado dos nuevos estudios en la revista 'Nature' como parte de una iniciativa para comprender mejor cómo funciona el cerebro, en la que han analizado más de 2,3 millones de células cerebrales individuales de ratones para crear un mapa completo del cerebro del ratón, que ayudará a desvelar qué nos hace humanos y qué falla en las enfermedades cerebrales.
A pesar de que todas nuestras células comparten el mismo ADN, en el cerebro humano hay miles de tipos celulares diferentes, cada uno con una estructura y función únicas. Uno de los problemas más antiguos de la neurociencia es determinar cómo se activan y desactivan los genes para formar el mosaico de tipos celulares del cerebro.
Los investigadores analizaron más de 2,3 millones de células cerebrales individuales de ratones para crear un mapa completo de su cerebro y utilizaron inteligencia artificial para ayudar a predecir qué tramos de ADN se utilizan para determinar el tipo de célula cerebral. También analizaron cerebros humanos y de primates para estudiar la evolución de los procesos que utilizan las células para activar y desactivar genes.
"El ADN de una célula es como su lenguaje --afirma el autor principal, el doctor Bing Ren, profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego--. Al igual que hay ciertas palabras raíz que comparten muchos idiomas, hay ciertos genes y patrones de expresión génica que se conservan en diferentes especies. Aprender a comprender e interpretar el lenguaje molecular del cerebro puede ayudarnos a saber más sobre su funcionamiento en general y sobre lo que le ocurre en los trastornos neuropsiquiátricos", añade.
Los dos nuevos trabajos forman parte de un paquete de 10 estudios que describen el primer atlas completo de tipos celulares de un cerebro de mamífero, dirigido por investigadores de la UC San Diego, el Salk Institute for Biological Studies, el Allen Institute for Brain Science y otras instituciones. La investigación forma parte de la iniciativa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (iniciativa BRAIN), que se puso en marcha en 2014 para profundizar en el conocimiento del funcionamiento interno de la mente humana y mejorar la forma de tratar, prevenir y curar los trastornos cerebrales.
"Este trabajo nos está ayudando a establecer una comprensión de referencia de cómo es el cerebro a nivel celular --destaca Ren--. Esto permitirá establecer comparaciones entre nuestra línea de base y cerebros con trastornos neurológicos y psiquiátricos. Estudiar el cerebro de este modo podría ayudarnos a descubrir nuevos enfoques terapéuticos para estas afecciones".
Uno de los proyectos más ambiciosos de la Iniciativa sobre el Cerebro es la Red de Censo Celular (BICNN), que pretende describir las células cerebrales humanas con un detalle molecular sin precedentes, clasificándolas en subtipos más precisos, señalando su ubicación en el cerebro y rastreando cómo cambian las características celulares a lo largo de la vida. A principios de este año, Ren y otros científicos del BICCN publicaron un atlas del cerebro humano, el primero de su clase, en el que se identificaban más de cien tipos de células cerebrales. Su nuevo atlas del cerebro de ratón complementa este trabajo y lo amplía estableciendo comparaciones entre cerebros de distintas especies.
Por ejemplo, al comparar los cerebros de ratones con los de humanos y primates no humanos, los investigadores descubrieron que los patrones de expresión génica específicos de cada tipo celular evolucionan mucho más rápidamente que los patrones compartidos por todos los tipos celulares. Esto podría ayudar a explicar por qué hay tantos tipos celulares diferentes en el cerebro.
"El ser humano ha evolucionado a lo largo de millones de años, y gran parte de esa historia evolutiva la comparte con otros animales --explica Joseph Ecker, profesor del Instituto Salk de Estudios Biológicos que codirigió uno de los nuevos estudios con Ren--. Los datos de los humanos por sí solos nunca serán suficientes para decirnos todo lo que queremos saber sobre el funcionamiento del cerebro. Al rellenar estas lagunas con otras especies de mamíferos, podemos seguir respondiendo a esas preguntas y mejorar los modelos de aprendizaje automático que utilizamos proporcionándoles más datos".
Aunque la Iniciativa BRAIN y el BICCN siguen siendo proyectos en curso, algunas de sus conclusiones ya se están aplicando a las enfermedades humanas. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que muchos de los programas genéticos que determinan el tipo de célula se encontraban en partes del genoma que ya se han relacionado con enfermedades humanas, como la esclerosis múltiple, la anorexia nerviosa y el tabaquismo. Esto podría ayudar a esclarecer cómo afectan al cerebro los trastornos neuropsiquiátricos.
"El cerebro no es homogéneo y las enfermedades no afectan a todas las partes del cerebro por igual --indica Ren--. Los resultados de esta investigación y de la iniciativa BRAIN en su conjunto nos ayudan a comprender mejor qué tipos de células se ven afectadas en determinadas enfermedades. Esperamos que esto allane el camino a terapias más precisas y específicas que puedan curar las células enfermas sin afectar al resto del cerebro".
