Un atlas del cerebro: crean modelos para entender las redes neuronales

Cerebro y Neurociencias

Por Sophimania Redacción
3 de Abril de 2014 a las 18:06
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Un atlas del cerebro: crean modelos para entender las redes neuronales

Esta semana, Nature publicó dos trabajos de avanzada que prometen explicar mejor el funcionamiento del cerebro humano.

Uno de los retos más importantes de este siglo es entender el funcionamiento de las redes neuronales del ser humano, uno de los sistemas más complejos del Universo. Es por eso que el Instituto Allen de Estudios Cerebrales (liderado por Paul Allen, cofundador de Microsoft) publica estos dos estudios que impulsan el conocimiento profundo del cerebro y sus patologías.

Aunque todavía básicos, estos modelos en tres dimensiones pueden ser muy útiles para adentrarse en los pasos que marcan el desarrollo, seguir los circuitos de comunicación, o conocer más a fondo las raíces de problemas como el autismo, tal y como aseguran sus creadores.

 

Estudio 1: Modelo de activación de genes en el embrión

El primer estudio, a cargo de Ed Lein generó un modelo de alta resolución del patrón de activación de los genes del cerebro durante el desarrollo embrionario (específicamente durante las semanas 15, 16 y 21) "Conocer cuándo un gen se expresa en el cerebro puede dar pistas importantes acerca de su función", explica Ed Lein.

 

atlasneuro prefrontal

La Corteza Prefrontal es significativamente mayor en humanos. Foto: Internet

 

 

"Este atlas ofrece una visión completa de qué genes están activos en un momento determinado, en una región concreta y en qué tipos de células durante el desarrollo embrionario. Esto significa que tenemos un mapa del cerebro humano en desarrollo. Algo crucial para entender cómo se forma el cerebro de manera saludable y una poderosa herramienta para investigar que va mal en la enfermedad", explica Lein.

Lo que han conseguido los investigadores del Allen "es una especie de manual de instrucciones de cómo se va formando el cerebro" aclara Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH.

Esta es la primera vez que se obtiene un mapa de expresión génica de este tipo en humanos, y podría aclarar patologías del desarrollo como autismo y la esquizofrenia, lo cual ayudaría a definir el curso terapéutico.

Tanto Dierssen como Lerma coinciden en resaltar la importancia de que los datos obtenidos se hayan puesto a disposición de todos los investigadores. Para Lerma, la labor de estos equipos de investigación es especialmente loable, ya que ambas herramientas estarán disponibles a otros grupos de investigación de manera completamente gratuita.

 

El mapa de expresión génica abre nuevas posibilidades ya que permitirá a los neurocientíficos "estudiar en patologías espontáneas o inducidas en el laboratorio cómo la alteración de determinados genes genera modificaciones en el desarrollo del cerebro".

El trabajo valida además el controvertido uso de modelos de ratón para el estudio de las patologías humanas, ya que ha encontrado que hay más similitudes que diferencias entre el cerebro de roedores y el humano. "Un trozo de corteza cerebral de ratón no se diferencia de la corteza del cerebro humano, como ya adelantó Ramón y Cajal", explica Lerma. "Los resultados demuestran que es mucho lo que nos parecemos, lo que ratifica la utilidad de modelos animales para el estudio", señala.

 

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El cerebro de las ratas sería más similiar al cerebro humano de lo que se pensaba. Foto: Internet

 

 

Sin embargo hay áreas del cerebro donde sí existen diferencias importantes entre ratones y seres humanos. La corteza prefrontal, que evolucionó de manera divergente en los humanos y que se encarga de las funciones cognitivas superiores y sociales, es bastante mayor en humanos que en ratones. Esta es "una zona que nos diferencia evolutivamente de otras especies", explica Dierssen.

 

Estudio 2: mapa neural del cerebro del ratón

Un segundo trabajo del Instituto Allen ha logrado por primera vez establecer el mapa de las redes neuronales del cerebro completo del ratón. Hasta ahora se contaba con mapas parciales de conexiones entre distintas regiones del cerebro, pero este es el primer "conectoma" del cerebro completo de un mamífero. Desde hace unos 25 años se dispone del conectoma del gusano C. elegans, que tiene sólo 302 neuronas. Sin embargo, el cerebro del ratón tiene 75 millones de neuronas, organizadas de forma similar a las del humano.

"Este estudio ha permitido saber dónde están las autopistas, las carreteras nacionales y las secundarias del cerebro", explica gráficamente Juan Lerma. Para esto se utiliza una proteína verde fluorescente que permite trazar las conexiones del cerebro, algo así como el "mapa de carreteras".

 

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Proyecto Brain impulsado por Barack Obama, presidente de los Estados Unidos. Foto: LaMula.pe

 

 

Uno de los grandes retos del es saber cómo se genera la conducta a partir de la actividad de las neuronas. Hace unos días, Rafael Yuste, el principal impulsor del Proyecto Brain explicaba que lo importante para dar este paso, además de tener las conexiones, es ver la actividad conjunta de grupos de neuronas que forman estructuras "emergentes" que dan lugar a funciones concretas, como el pensamiento.

Ambos trabajos se han dado a conocer un año después de que Obama hiciera pública la iniciativa Brain. En esta segunda etapa se ha doblado el presupuesto inicial, que era de cien millones de dólares, para dotar a los neruocientíficos de herramientas capaces de desentrañar el funcionamiento del cerebro.

 

FUENTE: ABCEl Mundo 


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