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Descifrando los misterios del cerebro

Fotografía: @lasprovincias

Durante este mes de marzo se celebra la Semana Mundial del Cerebro. Se trata de una conmemoración enfocada a concienciar la importancia de este órgano vital del organismo. Pero también es importante visibilizar factores de riesgo y su prevención.

El cerebro humano tiene alrededor de 86.000 millones de neuronas. Si hacemos una comparación con otras especies, nos encontramos, por ejemplo, con que el gorila tiene 33.000 millones, la estrella de mar tiene 500 neuronas y la esponja de mar tiene cero neuronas. En este sentido, cabe destacar la cantidad de neuronas que tiene el elefante africano, muchas más que los humanos, en torno a 251.000 millones. Pero el cerebro no solo tiene neuronas, también tiene células gliales. No emiten impulsos nerviosos, su función es ofrecer soporte y proteger a las neuronas, por eso se las ha llamado “el pegamento del sistema nervioso”.

Las “neuroglias”, “células gliales” o simplemente “glías” son células que se encuentran en nuestro tejido nervioso. No solo de nuestro cerebro: también están en los nervios periféricos que recorren nuestro cuerpo. A lo largo de la historia todas las células de nuestro cerebro que no eran catalogables como neuronas (es decir, que carecen de la capacidad de enviar impulsos eléctricos, que no son eléctricamente excitables) se clasificaban como glía. No son pocas las células que caen dentro de esa etiqueta.

El cerebro es agua en más de un 70%. Así, tiene más porcentaje de agua que el resto del organismo. Otro dato significativo es que el 60% de la materia sólida del cerebro es grasa.

Las neuronas se intercambian información con señales químicas y eléctricas. Estos impulsos nerviosos viajan por los nervios a una velocidad de 120 metros por segundo, más de 430 kilómetros por hora. Este es el motivo por el cual nuestro cuerpo reacciona al dolor casi instantáneamente. Si tocamos algo que está quemando, el mensaje tarda milisegundos en llegar desde los dedos al cerebro, que es el que “percibe” el dolor.

Fotografía: @elmundoes

Las “arrugas” del cerebro se conocen como circunvoluciones y gracias a ella el córtex cerebral tiene más superficie, así aprovecha mejor el espacio limitado que ofrece el cráneo: “A más arrugas del cerebro, más neuronas”.

Si hablamos del peso del cerebro, estamos en condiciones de afirmar que el cerebro suele pesar un kilo y medio y representa un 2% de nuestro peso. Pero usa el 20% de la energía que consumimos. Es decir, cada día, el cerebro gasta aproximadamente 20 watios, el gasto de una bombilla de bajo consumo. Pues con ese mínimo gasto, nuestro cerebro ha iluminado inventos, arte…

Javier del Río, neurocientífico, y Profesor de Investigación del CSIC, señala que “el cerebro es una caja negra y lo que se está poniendo son lucecitas a todas las neuronas que hay en el cerebro”.

En octubre del año 2023 la revista Science publicó una serie de artículos que mostraban  el esfuerzo por obtener los datos que son la base de cualquier avance significativo del conocimiento.

Fotografía: @CSIC

Los trabajos son parte de la Brain Initiative Cell Census Network (BICCN), un proyecto lanzado en 2017 por los Institutos Nacionales de Salud de EE UU (NIH, por sus siglas en inglés). El proyecto involucraba a cientos de científicos que utilizaban 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. Ya lo habían hecho con más de 3.000 tipos de células humanas, revelando aspectos que las distinguen de las de otros primates y que permitirían identificar, por ejemplo, cuáles de ellas son más propensas a mutaciones específicas que causan enfermedades neurológicas.

Uno de los hallazgos de la colaboración es que, como en la cocina, con los mismos ingredientes se podían preparar distintos guisos. Aunque hay células propias de algunas regiones cerebrales, muchas diferencias entre regiones se producen porque tienen distintas proporciones de los mismos tipos celulares. Según explican en uno de los artículos, Alyssa Weninger y Paola Arlotta, de las universidades de Carolina del Norte y Harvard, respectivamente, hay excepciones a esta regla general. Por ejemplo, la corteza visual primaria contenía tipos de neuronas inhibidoras particulares. Los datos mostraban que la evolución no ha producido la aparición de nuevos tipos de células cerebrales que justifiquen las distintas funciones del cerebro. Al contrario, son pequeñas variaciones dentro de los mismos tipos celulares y cambios en la abundancia de estas células por región los que crean circuitos cerebrales distintos.

Juan Lerma, investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante, apuntaba que la ingente cantidad de datos obtenidos con las nuevas técnicas “no va a darnos la solución a los problemas del conocimiento del cerebro humano y pone de manifiesto cosas que ya se sabían, pero esta es la manera de demostrar que el conocimiento es sólido”. Uno de los aspectos destacados para Lerma es la gran variabilidad que se encuentra entre cerebros, “algo que se había visto en las pruebas de imagen cerebral no invasivas en humanos”.

Fotografía: @CSIC

“Esto nos dice que es fundamental que los estudios en humanos incluyan un gran número de casos, porque puedes tener un estudio con 500 cerebros que te dé unos resultados y, después, haces un análisis de 30 de esos cerebros y los resultados son diferentes”, ha ejemplificado. En un estudio liderado por Nelson Johansen, del Instituto Allen, en Seattle (EE UU), se analizó la expresión genética de células individuales de la corteza cerebral de 75 individuos y solo encontraron pequeñas diferencias que se pudiesen explicar por factores como la edad, el sexo, la ascendencia o si procedía de personas sanas o enfermas. “No existe un humano prototípico”, resumieron Weninger y Arlotta.

“El conocimiento derivado de estos estudios va a ser fundamental para responder algunas preguntas clásicas en neurociencia, como cuáles son las diferencias fundamentales entre el cerebro humano y el de nuestros parientes más cercanos, como los chimpancés”, ha afirmado Ignacio Sáez, investigador en el Hospital Monte Sinaí, en Nueva York.

Uno de los trabajos publicado en Science, firmado como primer autor Nikolas Jorstad, del Instituto Allen, analizaba la expresión genética de las células del giro temporal medio, una región crítica para la comprensión del lenguaje, en humanos, chimpancés, gorilas, macacos y monos tití. Los investigadores observaron que todos estos primates comparten, en gran parte, los mismos tipos de célula que aparecieron en un momento de la evolución y se han ido conservando con la aparición de nuevas especies. Solo unos pocos cientos de genes mostraron pautas de expresión que solo se ven en humanos. Estos datos sugerían que las lógicas diferencias entre un tití y un humano surgen de unos pocos cambios moleculares y celulares.

Fotografía: @unisevilla

Entre los artículos de Science, también había trabajos que analizaban células en momentos clave del desarrollo del cerebro antes y justo después del nacimiento. El conocimiento de estos instantes también podían ayudar a producir mejores modelos para estudiar el cerebro humano, algo muy difícil de hacer con voluntarios de carne y hueso, o entender mejor qué modelos animales pueden ser útiles para avanzar en el conocimiento del órgano de la conciencia.

Javier de Felipe, investigador del CSIC, que ha participado en grandes colaboraciones internacionales como el Human Brain Project, cree que este tipo de proyectos ayudan “a mejorar la comunicación entre los científicos”, al poder definir con precisión “cuántos tipos de neuronas hay en el cerebro, que es algo que no conocemos, y también ver la relación que tienen esas características genéticas o morfológicas de las células con la función que desarrollan”. Juan Lerma coincide en que esto, “de una forma similar a lo que significó la secuenciación del genoma humano, es un mapa”. “Cuando tú tienes un mapa de un territorio, lo siguiente que tienes que hacer es empezar a explorar ese territorio”, ha señalado.

 

 

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