Creado el mayor mapa del área cerebral clave en párkinson, alzhéimer, esquizofrenia y autismo

Si está leyendo este artículo es porque sus ganglios basales le han dejado hacerlo. Estas pequeñas estructuras situadas en el centro del cerebro humano no son en conjunto más grandes que dos uvas, pero resultan esenciales para el movimiento voluntario, tomar decisiones, crear hábitos de conducta y generar sentimientos. Este pequeño centro de control está además relacionado con muchas enfermedades del cerebro, desde el párkinson y el alzhéimer al autismo y la esquizofrenia pasando por las adicciones. Es el lugar perfecto para comenzar a mapear el cerebro humano con una profundidad sin precedentes, y eso es exactamente lo que un gran consorcio de científicos de nueve países publica este jueves: el primer atlas célula a célula de los ganglios basales humanos, junto al de otros tres mamíferos, los macacos, los monos titís y los ratones. Este es el mayor mapa multiespecie que se haya publicado de esta región cerebral, y sus creadores esperan que ayude a entender tanto el funcionamiento normal del cerebro, como las múltiples dolencias que lo azotan.

Una de las mayores esperanzas de la neurología es entender mejor las enfermedades mentales identificando qué células en qué áreas del cerebro intervienen en cada una. Este nuevo atlas es el mayor catálogo de tipos celulares de los ganglios basales, e inaugura el camino hacia un futuro mapa global con todos los tipos de células que hay en el cerebro humano, un universo con más de 85.000 millones de neuronas y billones de conexiones entre ellas.

“Un diagnóstico de esquizofrenia o trastorno bipolar continúa siendo una condena devastadora para toda la vida; las personas con enfermedades neurodegenerativas también sufren enormemente y, por desgracia, mueren de forma prematura a causa de ellas”, afirma Evan Macosko, profesor asociado de Psiquiatría y Neurobiología en la Facultad de Medicina de Harvard, y coautor del nuevo mapa. “Esta región del cerebro es la gran estación central de las enfermedades cerebrales de ambos ámbitos”, añade.

Los investigadores han caracterizado 25,5 millones de células procedentes de cerebros humanos — 21 millones— , macacos cangrejeros — tres millones—, y titíes — 1,5 millones— . Los resultados se han publicado hoy en un conjunto de 26 estudios en distintas revistas del grupo Cell.

Este nuevo atlas se suma a otros anteriores de la corteza cerebral humana y a un primer bosquejo completo del encéfalo humano, con la importante novedad de que en este caso se analiza no solo qué genes están activos en cada célula, sino también los mecanismos epigenéticos que los regulan, la morfología, sus coordenadas espaciales exactas dentro del cerebro y su actividad eléctrica.

El atlas es la última entrega del megaproyecto Brain, que se creó en Estados Unidos en 2014 y en el que hasta ahora se han invertido unos 750 millones de dólares, y cuyo objetivo final es crear una lista completa de todos los tipos celulares del cerebro humano. “Para entender lo que ocurre realmente en el cerebro necesitamos una lista precisa de los tipos de células y estudiar la expresión de los genes en cada uno de ellos”, explica Hongkui Zeng, vicepresidenta ejecutiva y directora de Neurociencia del Instituto Allen, una de las principales entidades responsables del proyecto, en una nota de prensa. En el nuevo atlas han participado cientos de científicos de nueve países y 50 instituciones académicas.

Los investigadores han descubierto un nuevo tipo de célula cerebral relacionado con la esquizofrenia y el trastorno bipolar. El trabajo resalta la importancia de este nuevo tipo de neurona poco abundante que expresa el receptor de serotonina HTR7, y que está asociada a un mayor riesgo de padecer esquizofrenia. El estudio permite rastrear las señales genéticas de la dolencia hasta las células implicadas, lo que puede mejorar su estudio, e incluso tratarlas de forma selectiva en un futuro.

Otro de los trabajos describe una nueva versión de una terapia génica ya existente que reduce los temblores característicos de la enfermedad de Parkinson. El nuevo método ha resultado más eficaz en modelos animales y menos invasivo que los tratamientos que se administran actualmente a las personas.

Un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de California en San Francisco ha identificado cambios genéticos importantes en determinados tipos celulares de los ganglios basales que podrían intervenir en el autismo. Este nuevo conocimiento podría conducir al desarrollo de tratamientos y a una comprensión más profunda de este trastorno neurológico.

Varios trabajos se centran en los cambios en el cerebro con la edad, y cómo usarlos para medir el envejecimiento del órgano. Científicos del Instituto Broad han descubierto cambios generalizados en la expresión génica asociados al envejecimiento que afectan de manera específica a distintos tipos celulares. El hallazgo permite predecir la edad de una persona a partir de los patrones de expresión génica de varios tipos de células cerebrales.

Otro trabajo demuestra que las proporciones de los distintos tipos celulares del cuerpo estriado, la mayor estructura de los ganglios basales, varían considerablemente de una persona a otra. Los investigadores realizaron una secuenciación de ARN de núcleo único en cuatro millones de células del cuerpo estriado y de la corteza prefrontal procedentes de cerca de 200 cerebros de adultos fallecidos. Los resultados muestran que, aunque la proporción de los distintos tipos celulares se mantiene relativamente constante entre los diferentes tejidos cerebrales de una misma persona, la composición celular varía significativamente de un individuo a otro. Estas diferencias eran especialmente acusadas en las células no neuronales, como los astrocitos y la microglía. También detectaron cambios asociados a la edad en todas las regiones cerebrales estudiadas. Por ejemplo, la abundancia de un tipo celular conocido como células progenitoras de oligodendrocitos disminuye un 40% entre los 30 y los 80 años.

El neurobiólogo español Rafael Yuste, investigador de la Universidad de Columbia, en Nueva York, fue uno de los ideólogos del proyecto Brain. El científico destaca que si bien se han publicado otros atlas cerebrales con anterioridad dentro de esta iniciativa, este es “el más exhaustivo, y el consorcio responsable es mayor que en otras ocasiones”. El investigador resalta la importancia de identificar todos los tipos cerebrales del cerebro humano, algo que “fue el sueño de Santiago Ramón y Cajal”. El médico español ganó el Nobel de Medicina en 1906 por descubrir la estructura del cerebro humano y el resto del sistema nervioso, sustentada por distintos tipos de neuronas. Parte de sus descubrimientos se centraron en el estriado, la mayor estructura de los ganglios basales. “Los ganglios basales son una parte compleja del cerebro, con un circuitaje neuronal endemoniado y que todavía se entienden poco”, reconoce Yuste por correo electrónico. “ A pesar de esto tienen una importancia vital en nuestro comportamiento, posiblemente escogiendo las acciones que queremos realizar y suprimiendo otras, e inyectando dopamina en otras partes del cerebro para mediar cambios conductuales”, dice.

La bióloga Ana Belén Muñoz Manchado, de la Universidad de Cádiz, destaca que los ganglios basales son “una de esas estructuras donde la neurología y la psiquiatría, que solemos tratar como campos separados, resultan estar mirando el mismo circuito”. La científica asegura que “lo valioso de este atlas no es solo el censo celular, que también, sino la infraestructura”. Hasta ahora, explica, cada laboratorio nombraba los tipos celulares a su manera, y comparar dos estudios era muy complicado. Este atlas establece un lenguaje común: un mismo tipo celular se llama igual en humano, macaco, tití y ratón, y además ofrece distintas capas de conocimiento de cada uno de estos tipos celulares, lo que facilita su identificación por otros laboratorios. ‘Estamos en un momento en el que, por primera vez, tenemos tecnología y herramientas capaces de responder preguntas sobre el sistema nervioso que llevaban décadas sin respuesta”, concluye.