Neuronas como estrellas: investigadores crean mapa computarizado de la sinapsis cerebral

La diversidad y complejidad de las conexiones cerebrales sólo puede compararse a la magnitud y exquisitez del cielo nocturno.

La complejidad del cerebro humano es mucho más rica y numerosa que las estrellas del universo visible. ¿Qué aprenderíamos si lográramos conocer las interacciones entre cada neurona individual, y los patrones mediante los que se comunican? ¿Qué produce los trastornos mentales más acuciantes y cómo podemos curarlos? Probablemente, aprenderíamos mucho acerca de la manera como pensamos y como funciona nuestra memoria.

En un nuevo estudio publicado en la revista Cell, investigadores de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) lograron construir el primer mapa detallado de las sinapsis del cerebro de ratones modificados genéticamente.

El responsable del estudio es el doctor Seth Grant, del Center for Clinical Brain Sciences, quien afirma que:

Existen más sinapsis en el cerebro humano que estrellas en la galaxia. El cerebro es el objeto más complejo que conocemos y comprender sus conexiones a este nivel es un gran paso hacia desentrañar sus misterios.

Como estrellas en un mapa del espacio, cada neurona toma el papel de una galaxia, y la comunicación entre ellas (conocida como sinapsis) como si fuera una estrella. Supongamos que cada una de estas conexiones pudiera distinguirse de las demás: el resultado es una exquisita gama de relaciones eléctricas y proteínicas que muestra la variedad y especificidad de las funciones cerebrales. De este modo, el mapa del cerebro de estos ratones constituye una especie de mapa de las constelaciones que llevan a cabo distintas acciones y tareas.

Para lograr esto, los científicos crearon algo llamado SYNMAP. La modificación genética de los ratones produce un brillo distintivo para diferentes tipos de sinapsis, según la proteína que esté en juego. Al añadir proteína fluorescente, los investigadores fueron capaces de seguir el recorrido de una misma ruta neuronal para después catalogarla.

 

Sinapsis como constelaciones iluminadas

Los investigadores utilizaron un algoritmo para categorizar los miles de millones de sinapsis en 37 subtipos, cada uno de los cuales está asociado a un lugar del cerebro, así como a una respuesta física o mental (un movimiento, una decisión, un recuerdo, etc.). Para clasificarlas, el equipo desarrolló un algoritmo capaz de ordenar sin supervisión humana los más de 10 terabytes de información. Cada subtipo es distinto entre sí como una huella digital, a la cual llamaron “huella de synaptome“.

La imagen sináptica parece un conjunto de estrellas, todas brillando en distintos colores. Una conclusión provisional es que el cerebro puede procesar múltiples funciones dentro de una misma región, a través de diferentes synaptomes.

El objetivo de este enorme esfuerzo para mapear las redes sinápticas es entender cómo funcionan en los cerebros normales y patológicos (por ejemplo, en aquellos con trastornos como las alucinaciones, la esquizofrenia o el espectro autista) y, dado el caso, proponer tratamientos futuros que modifiquen la manera en la que el cerebro se comunica.

Otro posible resultado a futuro sería comprender la arquitectura del “connectome“, esto es, la distribución espacial de las sinapsis que produce el pensamiento. El connectome podría ser la clave para futuros esfuerzos de emulación cerebral computarizada, algo que parece salido de una novela de ciencia ficción, pero a lo que la investigación neurológica tiende a pasos agigantados. Los científicos advierten, sin embargo, que este es apenas un primer paso en ese esfuerzo titánico.



Nuevo hallazgo: el cerebro femenino es más resistente al envejecimiento

Una probable ventaja natural que ha sorprendido a la neurociencia.

Se sabe que, en el ámbito de la medicina, la distribución del conocimiento no siempre ha sido equitativa. Durante muchos años, los hallazgos médicos se formularon apelando casi exclusivamente a la realidad masculina. En las últimas décadas, esto ha cambiado gracias a descubrimientos que ayudan a acabar con ese sesgo. Uno de éstos es un reciente estudio neurológico publicado en la revista PNAS. En él, se confirma que el cerebro de la mujer es más resistente al envejecimiento que el del hombre. De hecho, le lleva una ventaja de 4 años.

Cuando se trata de funciones cerebrales, las diferencias entre hombres y mujeres son difíciles de comprobar y ponen en duda a más de un científico. Más que una distinción por sexo, se sabe que el cerebro es un órgano tan individual que su estructura casi siempre varía de persona a persona. Teniendo esto en cuenta, ¿cómo sabemos que el cerebro de las mujeres es, en promedio, “más joven”?

 

¿Por qué su cerebro resiste más?

En el artículo que es el resultado de esta investigación realizada por un grupo de científicos norteamericanos, se aclara que este dato se relaciona con los procesos metabólicos del cerebro. Se encontró que las mujeres en buen estado de salud tienen una “edad metabólica” más joven que los hombres de su misma edad. Esto sucede porque los procesos naturales al envejecimiento ocurren de manera más gradual en ellas.

El estudio se llevó a cabo con voluntarios mentalmente saludables, pero la motivación primigenia era saber más acerca de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Hay varios procesos que provocan un decremento o mantenimiento de la agudeza mental a través de los años, pero entre ellos, la metabolización de la glucosa es de los más importantes.

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National Geographic

Con esto en mente, los neurobiólogos llamaron a voluntarios de ambos sexos, de entre 20 y 82 años. En la juventud, el procesamiento de la glucosa comienza a bajar hasta alcanzar su punto mínimo en edades más avanzadas. Para medir el ritmo en que esto acontece, se usaron técnicas de escaneo cerebral. Una vez recolectados los datos, se utilizó un poco de proyección.

Los científicos introdujeron los hallazgos en un programa que “envejece” el cerebro y predice el aspecto que tendrá en unos años. El hallazgo fue contundente: el cerebro femenino era, en promedio, 4 años más joven que el masculino. El gran misterio es: ¿por qué?

Aún no hay respuesta para esta pregunta. Cualquier motivo hormonal queda descartado, ya que las mujeres mantuvieron la “juventud cerebral” incluso durante la menopausia. Tampoco queda claro qué implica realmente este hallazgo. Por fortuna, un misterio por resolver siempre es una motivación para hacer más ciencia.

Los neurobiólogos ahora se preguntan si este hallazgo puede arrojar luz sobre un posible tratamiento para combatir las enfermedades neurodegenerativas. El horizonte es prometedor, aunque las posibilidades todavía no se conozcan del todo. Una muestra más de que ver por un bien colectivo y abogar por una medicina incluyente tiene consecuencias positivas para la ciencia médica.

 

* Imagen: National Geographic