Primer mapa del cerebro humano en desarrrollo
02/04/2014 - 19:13:47
Uno de los retos m�s importantes de este siglo es el de entender el funcionamiento del cerebro humano, uno de los sistemas m�s complejos del universo. Un requisito indispensable para tratar un amplio abanico de enfermedades que abarca desde aquellas que se �gestan� en el seno materno, como la esquizofrenia o el autismo, hasta las que se manifiestan en las �ltimas etapas de la vida, como el p�rkinson o el alzh�imer.
La revista �Nature� publica esta semana dos trabajos que prometen un importante impulso en el conocimiento del cerebro y sus patolog�as. Ambos trabajos est�n ligados al Instituto Allen de Estudios Cerebrales, una entidad privada sin �nimo de lucro puesta en marcha por Paul G. Allen, cofundador de Microsoft, que est� empe�ado en desentra�ar los misterios del cerebro.
Un equipo del Instituto Allen, liderado por Ed Lein ha generado un modelo de alta resoluci�n del patr�n de activaci�n de los genes en el cerebro humano durante el desarrollo embrionario, concretamente en las semanas 15, 16 y 21 de gestaci�n. �Conocer cu�ndo un gen se expresa en el cerebro puede dar pistas importantes acerca de su funci�n�, explica Ed Lein, investigador en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro.
Manual de instrucciones
�Este atlas ofrece una visi�n completa de qu� genes est�n activos en un momento determinado, en una regi�n concreta y en qu� tipos de c�lulas, durante el desarrollo embrionario. Esto significa que tenemos un mapa del cerebro humano en desarrollo. Algo crucial para entender c�mo 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 c�mo se va formando el cerebro, limitado a tres estad�os del desarrollo embrionario, aunque con datos de miles de genes�, aclara Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH. Esta es la primera vez que se obtiene un mapa de expresi�n g�nica de este tipo en humanos.
En especial, resaltan los autores, el trabajo puede aportar datos muy interesantes en patolog�as como el autismo, que se empiezan a gestar durante el desarrollo embrionario. �En patolog�as como el autismo o la esquizofrenia hay alteraciones muy sutiles en la arquitectura cerebral, debido a la expresi�n de distintos genes�, explica Lerma.
Conocer d�nde y cu�ndo se activan los distintos genes que intervienen en el desarrollo del cerebro es importante tambi�n a la hora de desarrollar posibles dianas terapu�ticas, resalta Mara Dierssen, del Centro de Regulaci�n Gen�mica de Barcelona y presidenta de la Sociedad Espa�ola de Neurociencia, que destaca el enorme valor de este trabajo para la comunidad cient�fica.
Tanto Dierssen como Lerma coinciden en resaltar la importancia de que los datos obtenidos se hayan puesto a disposici�n de todos los investigadores. �El alcance del proyecto y el nivel de detalle de los datos recogidos, ha podido lograrse gracias al enfoque altamente colaborativo e interdisciplinar de distintos proyectos del Instituto Allen. Y ahora los datos est�n a disposici�n p�blica. Toda la comunidad cient�fica puede beneficiarse de nuestro esfuerzo para impulsar sus propias investigaciones en nuevas y emocionantes direcciones�, subraya Allan Jones, director ejecutivo del Instituto Allen para el Estudio del Cerebro.
El mapa de expresi�n g�nica abre nuevas posibilidades ya que permitir� a los neurocient�ficos �estudiar en patolog�as espont�neas o inducidas en el laboratorio c�mo la alteraci�n de determinados genes genera modificaciones en el desarrollo del cerebro�.
Modelos animales
El trabajo valida adem�s el controvertido uso de modelos de rat�n para el estudio de las patolog�as humanas, ya que ha puesto de manifiesto que hay m�s similitudes que diferencias entre el cerebro de roedores y el humano. �Un trozo de corteza cerebral de rat�n no se diferencia la del cerebro humano, como ya adelant� Cajal�, explica Lerma.
Las diferencias m�s significativas halladas entre ratones y humanos se encuentra en la corteza prefrontal, �una zona que nos diferencia evolutivamente de otras especies�, explica Dierssen, que advierte que �hay que tener en cuenta que la mayor parte del desarrollo de esta zona del cerebro tiene lugar despu�s del nacimiento, y depende de la experiencia�. Algo que habr� de tenerse en cuenta, apunta, a la hora de estudiar el desarrollo de las patolog�as: �a nivel prenaltal ya se producen cambios, pero tambi�n hay un componente postnatal tan importante o m�s que el que se produce durante el desarrollo embrionario�. Por lo que cree dificil que pueda atribuirse con certeza una patolog�a al desarrollo prenatal exclusivamente.
Mapa de carreteras
Un segundo trabajo del Instituto Allen ha logrado por primera vez establecer el mapa de las redes neuronales del cerebro compoleto de rat�n. 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 mam�fero. Desde hace un cuarto de siglo se dispone del conectoma del gusano C. elegans, que tiene s�lo 302 neuronas. Sin embargo, el cerebro del rat�n tiene 75 millones de neuronas, organizadas de forma similar a las del humano.
Ambos trabajos se han dado a conocer un a�o despu�s de que Obama hiciera p�blica la iniciativa Brain. En esta segunda etapa se ha doblado el presupuesto inicial, que era de cien millones de d�lares, para dotar a los neruocient�ficos de herramientas capaces de desentra�ar el funcionamiento del cerebro.
El gran reto: de las neuronas a la conducta
Una prote�na verde fluorescente ha permitido trazar las conexiones del cerebro, algo as� como el �mapa de carreteras�. �Todas estas conexiones estaban determinadas en el rat�n e incluso en humanos. Pero lo que no estaba bien determinado era en qu� cantidad estaban interconectados las distintas estructuras del cerebro entre s�.� Este estudio ha permitido �saber d�nde estas las autopistas, las carreteras nacionales y las secundarias del cerebro�, explica gr�ficamente Juan Lerma.
Uno de los grandes retos del cerebro de mam�feros es saber c�mo se genera la conducta a partir de la actividad de las neuronas. Aunque esto a�n no se ha logrado en el gusano C. Elegans, cuyo conectoma ya se conoce, es un requisito previo para dar ese importante paso. Hace unos d�as, Rafael Yuste, el principal impulsor del Proyecto Brain explicaba a ABC que lo importante para dar este paso, adem�s 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. (abc.es)
http://www.abc.es/ciencia/20140402/abci-mapa-instrucciones-cerebro-201404022043.html
