El cerebro pudo empezar dividido: dos órganos separados habrían acabado fusionados en la estructura que existe actualmente
El sueño reduce la respuesta consciente al entorno mientras el cerebro mantiene actividad y continúa regulando procesos necesarios para el organismo. Esa actividad ayuda a entender para qué sirve el cerebro: recibe y procesa información, sostiene funciones corporales, permite pensar y coordina conductas y movimientos.
Si una persona pierde de forma completa e irreversible la función encefálica, desaparecen la conciencia y la capacidad del organismo para mantener por sí mismo su integración vital, aunque ciertas funciones puedan mantenerse temporalmente con soporte artificial.
La evolución humana también ha dejado efectos corporales relacionados con el desarrollo cerebral, entre ellos cambios en el cráneo, el metabolismo y la duración de la infancia, dentro de una transformación que afectó a numerosos rasgos del organismo.
Stanford identifica dos orígenes embrionarios para el cerebro
Esa organización cerebral adquiere ahora una explicación distinta sobre su origen embrionario, porque una investigación de Stanford Medicine sostiene que las regiones anteriores y posteriores nacen de poblaciones celulares diferentes. El trabajo, publicado en Nature Neuroscience, siguió células en embriones de ratón, estudió células madre humanas y comparó el patrón con otras especies. Sus resultados cuestionan el modelo según el cual una única clase de célula progenitora neural daba origen a todo el cerebro.
Durante la gastrulación aparecen dos poblaciones embrionarias con destinos distintos, según el equipo dirigido por Kyle M. Loh, profesor asociado de biología del desarrollo en Stanford. Las células que expresan Otx2 originan el cerebro anterior y el cerebro medio, mientras las marcadas por Gbx2 forman el cerebro posterior, y en los embriones de ratón analizados sus linajes discurren en paralelo. “Por primera vez hemos demostrado que la parte anterior del cerebro surge de una célula progenitora totalmente diferente de la que origina la parte posterior”, señaló Loh.
La división temprana también aparece en la cromatina, cuya organización condiciona qué genes puede activar cada célula y hacia qué tejido puede desarrollarse. Las precursoras destinadas a regiones anteriores y posteriores presentaron configuraciones diferentes y conservaron su identidad incluso al recibir señales químicas destinadas a orientar otros tejidos nerviosos.
Rayyan T. Jokhai, estudiante de posgrado y coautor principal junto con Carolyn E. Dundes, relacionó esa separación con las dificultades anteriores para producir neuronas del tronco encefálico a partir de células madre.
El método permitirá investigar enfermedades neurodegenerativas en laboratorio
La consecuencia experimental fue la obtención de neuronas motoras funcionales del cerebro posterior a partir de células madre pluripotentes humanas, después de iniciar el proceso con el precursor embrionario correspondiente. Estas neuronas registraron potenciales de acción y expresaron marcadores propios de áreas relacionadas con músculos faciales y con la deglución. “Nuestra capacidad para crear una gran cantidad de neuronas motoras del rombencéfalo humano en una placa de Petri a partir de células madre ofrece un nuevo enfoque para modelar estas enfermedades”, dijo Jokhai.
El nuevo modelo celular abre una vía para estudiar la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica en neuronas humanas difíciles de obtener hasta ahora. Ambas enfermedades pueden dañar células implicadas en la deglución y la respiración, con consecuencias que incluyen entrada de alimentos o líquidos en las vías respiratorias y pérdida de capacidad respiratoria en fases avanzadas.
El método permitiría comparar neuronas sanas y afectadas y probar compuestos en fases preclínicas, aunque una placa de cultivo carece de muchas interacciones y circuitos presentes en un organismo completo.
Varias especies apuntan a una separación evolutiva muy antigua
La antigüedad de esta división recibe apoyo de patrones semejantes encontrados en pollo, pez cebra y gusano bellota, especies que amplían la comparación más allá de mamíferos. Los autores proponen que los sistemas neurales anterior y posterior ya existían por separado en antepasados remotos y quedaron integrados después, con una conservación de al menos 550 millones de años.
El trabajo menciona además las redes nerviosas situadas en extremos distintos del cuerpo de las medusas, separadas de los humanos por entre 600 y 700 millones de años de evolución. El equipo prevé extender ahora el análisis hacia la médula espinal para comprobar hasta dónde alcanza esta organización del desarrollo.