Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad Texas A&M han hecho un descubrimiento revolucionario sobre el desarrollo del cerebro. Esta nueva información contribuye a nuestra comprensión de cómo se desarrolla la parte del cerebro que hace que los humanos sean más inteligentes que otros mamíferos y ofrece información sobre las causas de las discapacidades intelectuales, incluidos los trastornos del espectro autista.
Durante años, los expertos han sabido que una capa delgada de células en la neocorteza, la parte del cerebro que controla funciones de orden superior como la cognición, la percepción y el lenguaje, está directamente relacionada con la inteligencia en los mamíferos. Cuanto mayor sea el área de superficie del neocórtex, más desarrollada será la capacidad mental de ese organismo. Por ejemplo, el grosor del neocórtex humano es solo unas tres veces mayor que el de los ratones. Sin embargo, el área superficial de la neocorteza humana es 1000 veces mayor que la de los ratones. Las malformaciones en esta parte del cerebro progresan a déficits de desarrollo que incluyen trastornos del espectro autista y discapacidades intelectuales.
Lo que no se entiende es cómo la expansión evolutiva de esta parte del cerebro ocurre preferentemente a favor de expandir el área superficial de la neocorteza a expensas de aumentar su grosor. Cómo se distribuyen las primeras poblaciones de células madre neurales, los componentes básicos del cerebro, es un factor clave en este proceso.
«Hay muchas, lo que llamaremos, unidades de procesamiento individuales que están dispuestas horizontalmente en el neocórtex. Cuanta más superficie tenga, más de estas unidades de procesamiento podrá acomodar», dijo Vytas A. Bankaitis, profesor distinguido de la Facultad de Medicina, Cátedra de Química de la Fundación EL Wehner-Welch, y coautor de este estudio, que se publicó en Informes de celda. «La pregunta es, ¿por qué el área de la superficie neocortical es mucho mayor en relación con su grosor a medida que uno asciende en el árbol evolutivo de los mamíferos? ¿Por qué las células madre neurales se propagan en una dirección lateral a medida que proliferan y no se acumulan una encima de la otra? «
Esta pregunta es clave porque cuando las células no se dispersan, sino que se amontonan, se crea una neocorteza más gruesa con un área de superficie más pequeña, una característica que se ha observado en casos de discapacidad intelectual e incluso autismo.
«Una de las causas genéticas de discapacidad intelectual más estudiadas es una mutación en un gen que originalmente se llamaba LIS1», dijo Zhigang Xie, profesor asistente de la Facultad de Medicina y coautor del estudio. «Esta mutación genética provocará un cerebro liso, que se asocia con discapacidad intelectual. Y una observación típica es que la neocorteza del paciente es más gruesa de lo normal. También hay estudios muy recientes que identifican diferencias comunes en el cerebro del autismo que incluyen regiones anormalmente engrosadas de la neocorteza en esos individuos».
Los científicos saben desde hace algún tiempo que a medida que las células madre neurales se dividen, sus núcleos se mueven hacia arriba y hacia abajo dentro de su espacio anatómico en función del ciclo celular, un proceso llamado migración nuclear intercinética. Lo hacen empleando una red de citoesqueleto que actúa como vías de tren con motores que mueven los núcleos hacia arriba o hacia abajo de una manera muy regulada. Aunque se han propuesto varias ideas, sigue siendo un enigma por qué los núcleos se mueven de esta manera, cómo se controla esta red de vías de tren y qué papel juega la migración nuclear intercinética en el desarrollo de la neocorteza.
En su estudio, Xie y Bankaitis dan respuesta a estas preguntas.
En cuanto a por qué, Bankaitis explica que cuando hay tantas células tan juntas en la etapa embrionaria del desarrollo neocortical, el movimiento de sus núcleos hacia arriba y hacia abajo provoca fuerzas opuestas hacia arriba y hacia abajo que propagan las células madre neurales en división.
«Piense en un tubo de pasta de dientes», dijo Bankaitis. «Si tuvieras que tomar ese tubo de pasta de dientes, ponerlo entre tus manos, empujar hacia arriba desde abajo y empujar hacia abajo desde arriba, ¿qué pasaría? Se aplanaría y se extendería. Básicamente, así es como funciona esto. Tienes una fuerza hacia arriba y una fuerza hacia abajo causada por el movimiento de los núcleos que dispersa estas células».
Xie y Bankaitis también demuestran cómo las células hacen esto al vincular varias vías distintas que cooperan para «decir» a las células madre neurales recién nacidas a dónde ir.
«Creo que por primera vez, esto realmente reúne moléculas y vías de señalización que indican cómo se controla este proceso y por qué estaría vinculado o asociado con deficiencias en el desarrollo neurológico», dijo Bankaitis. «Tomamos una vía bioquímica, la vinculamos a una vía biológica celular y la vinculamos a una vía de señalización que habla con el núcleo para promover el comportamiento nuclear que genera una fuerza que desarrolla un cerebro complicado. Ahora es un circuito completo».
Los resultados de este estudio descubren un factor importante en las causas subyacentes del riesgo de autismo, las discapacidades intelectuales y los defectos congénitos del tubo neural. El nuevo conocimiento sobre los principios básicos que regulan la forma de la neocorteza también ayudará al diseño de sistemas de cultivo de cerebro in vitro que reflejen con mayor precisión los procesos de desarrollo de interés y mejoren las perspectivas para el desarrollo de fármacos neurológicos.
«Aunque podría haber muchas razones por las que un neocórtex se espesa en lugar de expandirse, nuestro trabajo ofrece una nueva perspectiva sobre por qué los pacientes con autismo y discapacidades intelectuales a menudo muestran un córtex más grueso», dijo Xie. «El hecho de que el producto del gen LIS1 sea un regulador central de la migración nuclear, incluida la migración nuclear intercinética que estudiamos en este trabajo, respalda las conclusiones a las que llegamos en este documento».
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad Texas A & M. Original escrito por Lindsey Hendrix. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
