lunes, 1 de diciembre de 2014

Más pliegues en el cerebro: más neuronas y más rapidez

Nuevas investigaciones en los Institutos Max Planck de Alemania (Max-Planck-Gesellschaft) han descubierto en sus análisis de cerebros de cien mamíferos, que el tiempo que se toman los programas neurogénicos en los embriones no sólo controlan la producción de neuronas sino también la rapidez con que se plieguen.




Por Glenys Álvarez

El cerebro humano está entre los más arrugados de los mamíferos. Si observas el cerebro de un ratón, una ardilla o un manatí, son casi completamente lisos y un poco hasta “triangulados”. Sin embargo, los cerebros de delfines tienen casi el doble de pliegues que el de los humanos, esta característica nos regala la ventaja de tener más espacio.
“Cuanto más arrugado sea un cerebro, mayor es su superficie. El cerebro humano está especialmente arrugado. Si nos fijamos en un cerebro humano veremos sólo alrededor de un tercio de su superficie, los otros dos tercios se ocultan en sus pliegues. Si pudieras extenderlo sobre una mesa, tendríamos 2 500 centímetros cuadrados (un pequeño mantel). La superficie del cerebro de una musaraña es de 0,8 centímetros cuadrados”, explica Carl Zimmer para National Geographic.
Zimmer indica, sin embargo, que no todo el arrugado cerebral está “expandido uniformemente” por todo el cerebro, de hecho, el frente de la neocorteza tiene más arrugas que el resto y es allí, precisamente, donde se procesan los aspectos más abstractos del quehacer humano, como la percepción sensorial, los pensamientos conscientes, el lenguaje y los sueños. Más aún, los mecanismos que guiaron la evolución de esta parte del cerebro no han sido bien definidos por las investigaciones.

Ahora, un equipo liderado por Wieland Huttner, director del departamento de Biología Celular, Molecular y Genética en los institutos, analizó el índice girencefálico, que viene de la palabra girencéfalo que se refiere a los animales cuya corteza cerebral presenta circunvoluciones, indicando el grado de plegamiento cortical de 100 cerebros mamíferos. Los resultados indican que los cerebros con pliegues son ancestrales, apareciendo en los primeros mamíferos hace más de 200 millones de años.
“Al igual que el tamaño del cerebro, el plegado en la neocorteza ha aumentado y disminuido a lo largo de los diversos linajes mamíferos”, escribieron los investigadores en el diario PLoS Biology.
También indican que las experiencias particulares de cada mamífero sugieren el porcentaje de pliegues. Por ejemplo, organismos mamíferos con pocas arrugas tienden a formar y vivir en grupos sociales pequeños, mientras que los animales con más pliegues forman grupos sociales en enormes espacios de su hábitat. Nosotros somos el más común ejemplo.
Otro de los descubrimientos dice que existe un umbral de plegamiento y que los animales que cruzan ese umbral tienen los cerebros más arrugados. El valor del índice de plegado que separa las especies es de 1,5. Los delfines y los zorros, por ejemplo, están por encima de este valor umbral, sus cerebros son muy plegados y tienen miles de millones de neuronas.
¿Cómo explicar estos mecanismos?
Aparentemente, se trata del programa neurogénico en los animales. La cantidad de arrugas es causada por la capacidad de proliferación simétrica que tengan sus células progenitoras basales: si su capacidad es alta tendrá muchas arrugas, si es baja tendrá pocas. Para examinar estos mecanismos de desarrollo, los investigadores utilizaron un modelo matemático para delinear el nacimiento de neuronas corticales.

De esta forma encontraron que “el aumento o la pérdida de potencial de proliferación en una estructura del cerebro llamada la zona subventricular, es un determinante esencial de los mecanismos de la expansión neocortical. En particular, un aumento en el potencial proliferativo de las células progenitoras basales es un requisito de esta adaptación. Sin embargo, aún no está claro si los progenitores basales capaces de sufrir estas divisiones proliferativas simétricas son un rasgo de los mamíferos ancestrales que se perdió posteriormente en ciertas especies a través del tiempo evolutivo, o si, en cambio, este rasgo evolucionó independientemente en diferentes linajes”, escribieron en el diario.
Otro de los descubrimientos apunta a una diferencia fundamental que contribuye a lo que nos hace humanos. Los científicos indican que los cerebros mamíferos “altamente plegados” no sólo contienen más neuronas sino que crecen con mayor rapidez.
“El peso acumulado por día del cerebro en gestación es 14 veces mayor en especies con un alto grado de plegamiento cortical. Estas diferencias pueden ser explicadas por períodos neurogénicos más largos en vez de diferentes programas neurogénicos. El período neurogénico de un feto humano es de ocho a nueve días más que el de otros primates no humanos. Esto conduce a un cerebro tres veces mayor que el de un chimpancé, una diferencia fundamental que contribuye a lo que nos hace humanos”, escribieron.

En la imagen vemos la proliferación simétrica. En el cerebro del ratón (izquierda) notamos la ausencia de progenitores capaces de esta proliferación y el del humano (derecha) con una capacidad mucho más alta. Además, la dimensión vertical nos habla de la duración de esta neurogénesis que segrega a las especies mamíferas en dos grupos neuroanatómicos principales.

Imagen de brainmuseum.org. Las imágenes no están a escala, doi:10.1371/journal.pbio.1002001.g001
Más información en PLoS Biology: http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1002001
Max Planck: http://www.mpg.de/en
Edición: www.editoraneutrina.com


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