La ciencia ha avanzado significativamente en la comprensión del cerebro, pero aún queda mucho trabajo por hacer. Para facilitar, o por lo menos, llevar el proceso de forma más holística, los científicos han abordado una tarea hercúlea: hacer un inventario de las células que constituyen la corteza motora, la región del cerebro que gestiona el movimiento complejo.

A fines del siglo XIX, el neurocientífico pionero Santiago Ramón y Cajal inició este trabajo, y recientemente los científicos usaron una amplia gama de herramientas para continuarlo. El resultado es un atlas cerebral llamado Red de Censos de Células de Iniciativa Cerebral (BICCN), y se describe en en 17 artículos publicados en la prestigiosa revista Nature.

La corteza motora del cerebro se mantiene entre diferentes especies

Una de las razones por las que la corteza cerebral fue escogida para la creación de inventarios de células cerebrales es que hay mucha información disponible sobre ella. Pero, sobre todo, porque esta región es similar en todas las especies con cerebro.

Y aunque había bases sólidas, la tarea no es para nada sencilla considerando que la forma y fisiología puede diferir entre las células. Su ubicación, comportamiento bioquímico y otras propiedades varían drásticamente, y estos aspectos son determinantes en su función, por lo que deben considerarse en una clasificación. En este sentido, establecer patrones que permitan categorizar como estamos acostumbrados, es todo un reto.

Un enfoque genómico para clasificar las células de la corteza motora del cerebro

Los investigadores, dirigidos por el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro, en Seattle, usaron una variedad de herramientas para medir las diferentes propiedades celulares. De forma paralela, el equipo integró los datos de 11 artículos científicos complementarios.

Pero la mayor parte del trabajo siguió un enfoque genómico. Por ejemplo, usaron el transcriptoma para medir también la actividad de los genes por secuenciación de ARN en diferentes tipos de células. Además, aplicaron técnicas epigenómicas, que analizan la actividad genética sin alterar el código subyacente.

Figura de un humano observando una gran imagen del cerebro rodeado de conexiones derivadas de la actividad de sus células.

Estas técnicas permiten observar la activación y desactivación de los genes por la adición de un grupo químico al ADN y explorar formas de leer más fácilmente los genes al reorganizar la estructura que envuelve esta cadena vital. Así produjeron un conjunto de clasificaciones fundamentales para los diferentes tipos de células que conforman la corteza motora del cerebro.

La actividad y regulación de los genes no podía faltar en un estudio de este tipo. Y es que todas las células tienen el mismo ADN, pero según su clasificación, lo despliegan de manera diferente.

Entonces, si una pequeña porción de nuestra corteza motora aloja unos 100 tipos de células diferentes, es necesario comprender cómo es que cada uno de ellos despliega su genoma y ampliar nuestro campo de visión y comprensión del funcionamiento de esta región del cerebro.

Electrofisiología, forma y otras propiedades de referencia

También midieron otras propiedades de las células, como la forma y la electrofisiología, con lo cual lograron aportaron información más detallada a las categorías genéticas arrojadas por el enfoque genómico. Vale acotar que los genes y las propiedades celulares tienen un vínculo estrecho que explica la forma en que funcionan.

Un “árbol de la vida” de la corteza motora cerebral

El resultado fue una especie de “árbol de la vida” cuyas ramas principales constituyen las agrupaciones celulares más importantes que comparten orígenes. Una de ellas separada las células neuronales de las no neuronales, como las células sanguíneas; otra las separada de las células de apoyo, también conocidas como células gliales.

Luego en la segunda rama se dividen las neuronas en excitadoras e inhibidoras, dos categorías de las que derivan 24 subclases principales que se conservan entre especies. Y, por supuesto, la subdivisión continúa hasta llegar a lo que serían las hojas del árbol, que representan los “tipos t” o transcripcional.

“Esto está ayudando a estandarizar el campo ”, dice el neurocientífico Ed Lein, del Instituto Allen, quien participó en la coordinación del proyecto y dirigió dos de los estudios derivados. “Va a ser una referencia fundamental para la clasificación de tipos de células, al igual que el genoma humano para la genética”.

Los investigadores esperan que el nuevo atlas permita definir de forma más clara y acertada la función de cada grupo de células cerebrales. Pero esto no se limitará únicamente a aprender más sobre neuroanatomía; también tendrá consecuencias sobre la investigación de este campo, en especial la enfocada en la comprensión y búsqueda de tratamientos para enfermedades cerebrales y trastornos psicológicos.

Referencias:

Brain Initiative Cell Census Network. https://www.nature.com/collections/cicghheddj

An Inventory of All the Brain Cells That Let You Run, Jump and Roll. https://www.scientificamerican.com/article/an-inventory-of-all-the-brain-cells-that-let-you-run-jump-and-roll/

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