Una nueva investigación está ayudando a descubrir el misterio de cómo el cerebro se pliega a medida que se desarrolla en el útero , un proceso crítico para la función cerebral saludable . El plegamiento incorrecto del cerebro está relacionado con muchas afecciones neurológicas, como autismo, anorexia, epilepsia y esquizofrenia.
El nacimiento prematuro y la restricción del crecimiento fetal, los principales factores de riesgo para la parálisis cerebral, también pueden afectar el plegamiento del cerebro y conducir a déficits cognitivos.
Si bien se sabe que los pliegues son esenciales para el funcionamiento de un cerebro humano saludable, los científicos están empezando apenas a comprender qué impulsa el proceso de plegado y por qué a veces sale mal.
Un nuevo estudio preclínico, realizado por investigadores australianos y suizos , ha identificado por primera vez los genes vinculados con el desarrollo de los dos tipos de pliegues cerebrales, hacia adentro y hacia afuera, en la materia gris del cerebro.
Utilizando modelos animales que se parecen mucho al desarrollo del cerebro humano, el estudio encontró diferencias tanto en la expresión genética como en la forma de las neuronas durante el proceso de plegamiento.
La coinvestigadora jefe, la profesora asociada Mary Tolcos, recuerda que actualmente no hay terapias para la prevención o el tratamiento del plegamiento cerebral y no hay pruebas tempranas para detectar problemas antes de que comience el plegado .
"Sabemos que el plegamiento ocurre en el segundo y tercer trimestre del embarazo y que todos los cerebros humanos se pliegan en gran medida siguiendo los mismos patrones", dijo Tolcos, miembro futuro del Consejo de Investigación Australiano en la Universidad RMIT, en Melbourne.
"Esto sugiere que el proceso está fuertemente controlado por nuestros genes, pero solo estamos comenzando a entender cómo: es como tener una pieza de origami intrincadamente doblada a la que le faltan las instrucciones --explica--. Nuestro estudio es un paso fundamental hacia la comprensión total de esas instrucciones genéticas, al identificar qué genes están vinculados con el desarrollo de pliegues".
"El siguiente paso es determinar el papel preciso que desempeñan estos genes en el proceso, para que podamos trabajar hacia la identificación de posibles objetivos terapéuticos y desarrollar intervenciones para prevenir y corregir el plegamiento en el cerebro", añade.
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Los estudios previos de plegamiento cerebral se han centrado en la materia blanca o han observado animales con cerebros lisos en lugar de plegados, pero han pasado por alto la materia gris. La materia gris está formada por cuerpos neuronales y sus brazos de conexión, mientras que la sustancia blanca está compuesta por las largas fibras nerviosas de las neuronas y su capa protectora de grasa.
Si bien la ciencia del plegamiento aún no está clara, la evidencia más reciente sugiere que la materia gris en el cerebro en desarrollo se expande más rápido que la materia blanca, creando inestabilidad mecánica que conduce al plegamiento cerebral.
Pero los pliegues "colina" y "valle" resultantes no son aleatorios, siguen un patrón similar en todos los cerebros plegados de la misma especie.
El nuevo estudio se centró en los cerebros de las ovejas, que se pliegan en el útero como el cerebro humano. Los investigadores estudiaron las diferencias genéticas y microestructurales en la materia gris futura, la placa cortical, en las partes del cerebro justo debajo de las "colinas" y los "valles". Las áreas se analizaron en tres puntos de desarrollo: cuando el cerebro estaba liso, semidoblado y completamente doblado.
El investigador postdoctoral doctor Sebastián Quezada Rojas resalta que es el primer estudio que ha analizado la genética del plegamiento de la futura materia gris, a medida que el proceso de plegamiento se desarrolla con el tiempo.
"Comprender los cambios en la placa cortical durante el plegamiento del cerebro es primordial, ya que esta región cambia tan dramáticamente durante este proceso --añade--. Encontramos que algunos genes tienen mayor expresión en regiones que se pliegan hacia afuera y menor expresión en regiones que se pliegan hacia adentro. Otros genes revierten este patrón".
"Juntos, estos patrones de expresión genética podrían explicar por qué el patrón de plegamiento cortical es tan consistente entre individuos de la misma especie", prosigue.
Estas diferencias genéticas también se correlacionan con cambios en las neuronas de la materia gris, y el estudio encontró variaciones en el número de brazos, o dendritas, que las neuronas crecen en estas regiones durante el proceso de plegamiento.
"Creemos que las regiones que se pliegan hacia afuera y hacia adentro están programadas para comportarse de manera diferente, y la forma de las neuronas afecta la forma en que se pliegan estas áreas. Desenredar estas conexiones será el foco de la próxima etapa de esta investigación", apunta Quezada Rojas.
nrv