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Aunque las diferencias físicas entre los seres humanos y los primates no humanos son bastante distintas, un nuevo estudio revela que sus cerebros pueden ser notablemente similares. Y, sin embargo, los cambios más pequeños pueden suponer grandes diferencias en los trastornos psiquiátricos y del desarrollo.
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Comprender las diferencias moleculares que distinguen al cerebro humano puede ayudar a los investigadores a estudiar las alteraciones de su desarrollo. Un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Science por un equipo que incluye al profesor de neurociencia de la Universidad de Wisconsin-Madison, Andre Sousa, investiga las diferencias y similitudes de las células del córtex prefrontal -la región más frontal del cerebro, una zona que desempeña un papel central en las funciones cognitivas superiores- entre los humanos y los primates no humanos, como los chimpancés, los macacos Rhesus y los titíes.
Las diferencias celulares entre estas especies podrían iluminar los pasos de su evolución y cómo esas diferencias pueden estar implicadas en trastornos, como el autismo y la discapacidad intelectual, observados en los humanos. Sousa, que estudia la biología del desarrollo del cerebro en el Centro Waisman de la UW-Madison, decidió empezar estudiando y clasificando las células del córtex prefrontal en colaboración con el laboratorio de la Universidad de Yale, donde trabajó como investigador postdoctoral.
"Estamos perfilando el córtex prefrontal dorsolateral porque es especialmente interesante. Esta zona cortical sólo existe en los primates. No existe en otras especies", dice Sousa. "Se ha asociado a varias funciones relevantes en términos de alta cognición, como la memoria de trabajo. También se ha implicado en varios trastornos neuropsiquiátricos. Así que decidimos hacer este estudio para entender lo que es único en los humanos en esta región del cerebro"
Sousa y su laboratorio recogieron información genética de más de 600.000 células del córtex prefrontal de muestras de tejido de humanos, chimpancés, macacos y titíes. Analizaron esos datos para categorizar las células en tipos y determinar las diferencias de células similares entre especies. Como era de esperar, la gran mayoría de las células eran bastante comparables.
"La mayoría de las células son realmente muy similares porque estas especies son relativamente cercanas evolutivamente", dice Sousa.
Sousa y sus colaboradores encontraron cinco tipos de células en la corteza prefrontal que no estaban presentes en las cuatro especies. También hallaron diferencias en la abundancia de ciertos tipos de células, así como en la diversidad de poblaciones celulares similares entre especies. Al comparar un chimpancé con un humano, las diferencias parecen enormes, desde su aspecto físico hasta las capacidades de sus cerebros. Pero a nivel celular y genético, al menos en el córtex prefrontal, las similitudes son muchas y las desemejanzas escasas.
"Nuestro laboratorio quiere saber qué es lo único que tiene el cerebro humano. Evidentemente, según este estudio y nuestros trabajos anteriores, la mayor parte es la misma, al menos entre los primates", afirma Sousa.
Las ligeras diferencias encontradas por los investigadores pueden ser el comienzo para determinar algunos de esos factores únicos, y esa información podría conducir a revelaciones sobre el desarrollo y los trastornos del desarrollo a nivel molecular.
"Queremos saber qué pasó después de la división evolutiva entre los humanos y otros primates", dice Sousa. "La idea es que tienes una mutación en un gen o en varios genes y esos genes tienen ahora funciones ligeramente diferentes. Pero si estos genes son relevantes para el desarrollo del cerebro, por ejemplo, cuántas células se producen, o cómo se conectan las células con otras, ¿cómo está afectando al circuito neuronal y a sus propiedades fisiológicas? Queremos entender cómo estas diferencias conducen a diferencias en el cerebro y luego conducen a diferencias que podemos observar en los adultos"
Las observaciones del estudio se realizaron en cerebros de adultos, una vez completado gran parte del desarrollo. Esto significa que las diferencias pueden producirse durante el desarrollo del cerebro. Así pues, el siguiente paso de los investigadores es estudiar muestras de cerebros en desarrollo y ampliar su área de investigación más allá del córtex prefrontal para encontrar potencialmente dónde y cuándo se originan estas diferencias. La esperanza es que esta información permita establecer una base más sólida sobre la que asentar la investigación de los trastornos del desarrollo.
"Somos capaces de hacer cosas extraordinarias, ¿verdad? Estamos estudiando la vida misma, el universo y mucho más. Y esto es realmente único cuando miras a tu alrededor", dice Sousa, cuyo equipo incluía a los estudiantes de posgrado Ryan Risgaards y Zachary Gómez-Sánchez, a la becaria de investigación Danielle Schmidt y a los estudiantes de grado Ashwin Debnath y Cade Hottman. "Si tenemos estas habilidades únicas, tiene que haber algo en el cerebro, ¿no? Hay algo en el cerebro que nos permite hacer todo eso y estamos realmente interesados en saber qué es"
