Nuevos mapas podrían revelar los misterios del cerebro
05/04/2014 - 14:23:33
Las muchas conexiones entre diferentes partes del cerebro no tienen se�ales carreteras ni marcadores. Para poder explorar este �rgano tan complicado los cient�ficos necesitan mapas. Grandes mapas.
Dos estudios lanzados este mi�rcoles en la revista Nature muestran mapas cerebrales que podr�an tener implicaciones para entender los cerebros saludables y da�ados.
En un estudio se revela el mapa m�s completo de c�mo las partes del cerebro est�n conectadas en un rat�n. El otro ilumina el cerebro humano en desarrollo en t�rminos de expresi�n gen�tica; espec�ficamente, qu� genes son responsables de generar diferentes tipos de neuronas, y c�mo se forman los circuitos del cerebro.
Los l�deres de ambos estudios vincularon sus respectivos mapas cerebrales a Google Maps. Los estudios representan formas diferentes y complementarias de entender el cerebro.
Esta investigaci�n fue publicada un a�o despu�s de que el presidente Barack Obama anunciara la Iniciativa BRAIN de 100 millones de d�lares, que �apunta a ayudar a los investigadores a encontrar nuevas formas de tratar, curar, e incluso prevenir trastornos cerebrales, como el alzh�imer, la epilepsia, y la lesi�n cerebral traum�tica�.
El cerebro del rat�n, como nunca antes
El problema de la conectividad cerebral fue un tema de an�lisis importante para el �ltimo siglo, dijo Hongkui Zeng, directora de investigaci�n en el Instituto Allen para Ciencia Cerebral en Seattle, Estados Unidos. Pero fue duro ganar perspectiva sobre todo el cerebro al combinar estudios individuales, debido a que los investigadores en particular se enfocaron en partes diferentes del cerebro.
"Ahora es tiempo de que nosotros generemos un mapa comprensivo en una forma sistem�tica debido a los avances de la tecnolog�a y los avances del poder de computaci�n�, dijo.
Zeng y sus colegas tomaron esta tarea exhaustiva. Estandarizaron datos sobre conectividad en todo el cerebro de un rat�n.
Los investigadores dicen que su mapa es el primero en detallar la conectividad de neuronas en todo el cerebro del mam�fero. Los cient�ficos realizaron esta expansi�n de datos; miles de terabytes, p�blicamente disponibles.
"Este tipo de base de datos facilitar�a el estudio de muchos, muchos investigadores diferentes en casi cada �rea del estudio del cerebro�, dijo Zeng.
Hay varios usos importantes para este mapa cerebral. Los cient�ficos que buscan modelos de enfermedades podr�an comparar las descripciones del cerebro del grupo de Zeng a otros que est�n da�ados en varias formas, para ver qu� efectos tienen diferentes condiciones en la conectividad del cerebro. Esto podr�a abrir nuevas avenidas en el estudio del Parkinson, alzh�imer, autismo, esquizofrenia y otras anomal�as en el cerebro.
�Esto realmente establece un escenario para nosotros para poder comparar un animal normal contra un modelo de enfermedad, para ganar un completo entendimiento de lo que pasa en el cerebro con enfermedad�, dijo.
Los investigadores que est�n interesados en descifrar qu� funciones podr�an tener regiones espec�ficas del cerebro para ver c�mo �reas diferentes est�n conectadas. Al analizar el circuito del cerebro podr�a ayudar a guiar sus estudios, dijo Zeng.
Los cient�ficos que construyen modelos computacionales del cerebro, que buscan entender c�mo operan las redes en el cerebro, tambi�n pueden beneficiarse de ver a estos mapas.
Es importante se�alar que el rat�n y los cerebros humanos est�n estructurados de manera similar, pero no est�n cerca del tama�o o capacidad.
Con aproximadamente 86,000 millones de neuronas, el cerebro humano contiene m�s de 1,000 veces estas c�lulas que el cerebro del rat�n. Nuestros cerebros tambi�n son 2,000 veces m�s grandes que el cerebro de un rat�n, dijo Zeng.
Las perspectivas fundamentales sobre los circuitos del cerebro y el da�o a menudo comienzan con modelos de roedores antes de expandirse a humanos. Pero tambi�n necesitamos explorar al cerebro humano para una mayor imagen del comportamiento y la enfermedad.
Zeng y sus colegas hablan con el Human Brain Project, la iniciativa europea que intenta simular computacionalmente todo el cerebro humano. El art�culo en Nature sobre conectividad ser� �una base importante para ellos�, dijo Zeng.
El desarrollo humano del cerebro
Aunque el estudio del cerebro de rat�n mostr� conexiones, un segundo estudio de cient�ficos en el Instituto Allen explor� a la gen�tica en el cerebro humano en desarrollo. Este reporte revela un mapa que muestra donde varios genes se apagan y prenden en un feto en medio del embarazo, que pueden ayudar a explorar los or�genes de los problemas del cerebro.
"Realmente podemos utilizar eso ahora para se�alar d�nde un conjunto de genes asociados con una enfermedad pueden tener una acci�n com�n�, dijo el autor del estudio, Ed Lein.
�ste es el primer gran estudio que incorpora datos del Atlas BrainSpan del Cerebro Humano en Desarrollo, un esfuerzo que apunta a estudiar el papel de la expresi�n de genes en el cerebro durante todo el desarrollo humano, incluso la adultez.
Para generar esta huella gen�tica del cerebro en desarrollo en este estudio, los cient�ficos utilizaron cuatro cerebros humanos de fetos, entre 15 y 21 semanas de gestaci�n, que fueron donados.
Se cree que esto es un periodo cr�tico para el surgimiento de trastornos del neurodesarrollo como autismo, dijo Lein. Los impactos a una regi�n del cerebro llamada la neocorteza mientras se forma podr�a tener efectos duraderos, dijo.
Los investigadores utilizaron informaci�n de los mapas para analizar genes que previamente fueron vinculados al autismo en el cerebro en desarrollo. Encontraron que los genes asociados con el autismo tend�an a ser particularmente activos en las recientes neuronas generadas de la corteza. Estas c�lulas env�an informaci�n de una parte del cerebro a otra, dijo.
�Esto ofrece un lugar para enfocar m�s investigaci�n�, dijo Lein. �Sugiere por un lado que estos genes pueden estar (activados) prenatalmente, y por otro lado en realidad tenemos un lugar para ver en el cerebro, que es el desarrollo y maduraci�n de estas nuevas neuronas�.
Al tomar los nuevos mapas, los investigadores que estudian otros trastornos del desarrollo pueden tomar un enfoque similar.
Este mapa tambi�n puede revelar formas en las que los humanos son gen�ticamente diferentes de otras especies.
Por un lado, es importante entender las diferencias entre ratones y humanos, debido a que los ratones son utilizados tan a menudo en investigaci�n biom�dica y neurociencia.
�Pero qu� hay de lo que nos hace gen�ticamente especiales? Lein y sus colegas encontraron que los genes que parecen �nicos a los humanos tienden a ser expresados particularmente en la corteza frontal, que es parte de la neocorteza, y es responsable de muchas capacidades cognitivas m�s altas. Esto tambi�n puede ofrecer pistas para que futuras investigaciones puedan continuar.
Por Elizabeth Landau, CNN
Alex Mooney de CNN contribuy� con este reporte.
http://cnnespanol.cnn.com/2014/04/03/nuevos-mapas-podrian-revelar-los-misterios-del-cerebro/
