A continuación, extracto del artículo de Laura Sanders, de la revista científica SCIENCE, sobre los trabajos de la Brain Initiative Cell Census Network (BICCN), un proyecto lanzado en 2017 por los Institutos Nacionales de Salud de EE UU (NIH). El proyecto involucró a cientos de científicos que utilizaron las últimas tecnologías para localizar las células en cerebros de humanos y otros animales, y caracterizarlas una a una por su expresión genética, su forma y otros rasgos.
“El cerebro humano contiene una vertiginosa colección de células diversas,
y no hay dos cerebros iguales, celularmente hablando. Ésas son las conclusiones
predominantes de una avalancha de 21 artículos publicados en línea el 12 de
octubre en Science , Science Advances y
Science Translational Medicine .
Los resultados apenas comienzan a
arañar la superficie de la comprensión de los misterios del cerebro. Aun así,
proporcionan la mirada más íntima hasta ahora a las células que construyen el
cerebro y ofrecen pistas sobre cómo el cerebro
permite pensamientos, acciones y recuerdos. La recopilación de datos
también puede guiar a los investigadores en la búsqueda de las causas de los
diversos trastornos cerebrales
El nuevo mapa cerebral es el resultado de un esfuerzo de investigación
internacional coordinado llamado Red de Censo Celular de la Iniciativa Cerebral
de los Institutos Nacionales de Salud, o BICCN,
que se intensificó en 2017. Muchos de los estudios de la colección se basan en
una poderosa tecnología llamada genómica
celular. El método revela qué genes están activos dentro de una sola
célula, información que proporciona pistas sobre la identidad y el trabajo de
la misma.
En el marco del BICCN, los
investigadores examinaron todo tipo de cerebros. Un proyecto detalló las
células en pequeños trozos de tejido cerebral vivo extraídos de 75 personas
sometidas a cirugía por tumores o epilepsia, un enfoque que se ha utilizado
antes en escalas más pequeñas ( SN: 7/8/19 ). Otro examinó muestras tomadas de
los cerebros de 17 niños fallecidos. Otro más examinó el tejido cerebral de
siete personas, siete chimpancés, cuatro gorilas, tres macacos rhesus y tres
titíes.
La resolución proporcionada por
la genómica unicelular reveló detalles sobre las células del cerebro humano de
una manera que los métodos anteriores no podían. "Es sorprendente lo bien
que funciona", dice Ed Lein,
del Instituto Allen de Ciencias del
Cerebro en Seattle y uno de los investigadores principales del grupo BICCN.
En conjunto, los nuevos estudios describen más de 3.000 tipos de células que residen en el cerebro humano.
La conclusión principal, dice
Lein, es que "el cerebro es realmente complejo, desde una perspectiva
celular". En medio de esa complejidad, ya han surgido varias ideas clave,
incluidas pistas sobre cómo se desarrollan los cerebros humanos, cómo varían
entre las personas y en qué se diferencian de los cerebros de parientes
primates cercanos.
Unos resultados muestran que los
primeros años de vida son muy importantes. Seth
Ament, neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad de
Maryland en Baltimore, y sus colegas observaron las células cerebrales en el
cerebelo , una región en la parte posterior inferior del cerebro. En los niños
que murieron con inflamación en el
cerebro, ciertos tipos de células nerviosas (neuronas de Purkinje y Golgi)
tenían niveles alterados de genes activos. El patrón, que se observó en ocho
cerebros, sugiere que la inflamación temprana en la vida podría alterar el
desarrollo de las células nerviosas en ciertos puntos.
Algunos de los estudios se
centraron en la variabilidad entre
regiones del cerebro y entre personas. Un estudio examinó células de unos 100
puntos extraídos de cuatro cerebros adultos. Los investigadores descubrieron,
entre muchas otras cosas, que las células llamadas astrocitos usaban sus genes de manera diferente dependiendo de
dónde residieran. El hallazgo sugiere que estas células, que se sabe que ayudan
a las células nerviosas a formar conexiones y mantener sano el tejido cerebral,
pueden estar especializadas en su región.
Otro estudio examinó ocho regiones
de la neocorteza, el área exterior arrugada responsable del pensamiento
sofisticado. Los científicos descubrieron que las células en esas regiones
están algo estandarizadas y se
clasifican consistentemente en 24 categorías. Pero las regiones sí tienen diferencias
en las proporciones de las células. Lo que eso significa para el funcionamiento
de estas regiones es una incógnita.
También existen similitudes entre las personas. Los
investigadores encontraron patrones celulares muy consistentes cuando compararon
las células cerebrales de 75 personas. Pero también había mucho margen de
maniobra. La microglía, células inmunitarias del cerebro que también esculpen
las conexiones de las células nerviosas, eran especialmente únicas en los genes
que utilizan de persona a persona, por ejemplo.
En general, el progreso
representado por estos y otros resultados relacionados "es realmente
alucinante", dice el cartógrafo cortical David Van Essen, que no trabajó
en los nuevos estudios. "La comunidad, sin duda, se beneficiará de lo que
se publicará en esta colección de artículos".
Los nuevos mapas cerebrales
probablemente serán revisados, perfeccionados y ampliados, afirma Lein. Los
científicos ya están trabajando en las próximas iteraciones, que buscan
combinar vistas alejadas de las redes cerebrales y el comportamiento del
cerebro con los detalles ultrafinos proporcionados por la tecnología
unicelular.
