Un conjunto de 21 artículos desarrollados por científicos de todo el mundo aportan nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del cerebro humano junto al de otros primates. En este estudio han participado científicos del Allen Institute for Brain Science, miembros del Instituto Allen, en Estados Unidos que aportaron cinco de estos estudios, además de completar otros tres.
Gracias al trabajo conjunto de todos los investigadores han podido comprender el cerebro humano y el de sus parientes primates más cercanos mediante el mapeo de un atlas de células cerebrales humanas, con el objetivo de descubrir qué nos hace humanos.
Los investigadores, autores de los artículos publicados en las revistas 'Science', 'Science Advances' y 'Science Translational Medicine', destacan que se trata de un enorme salto con respecto a trabajos publicados anteriormente, con estudios y datos que revelan nuevos conocimientos sobre la composición celular de nuestro sistema nervioso en muchas regiones del cerebro y sobre lo que distingue al cerebro humano.
Comprender nuestro cerebro a nivel celular es clave para entender cómo funciona y quiénes somos como especie, así como para identificar con mayor precisión las raíces celulares de las enfermedades
El consorcio de investigación es un esfuerzo concertado para comprender el cerebro humano y su naturaleza modular y funcional. Fue creado y está financiado por la Iniciativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies) de los Institutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos.
Comprender nuestro cerebro a nivel celular es clave para entender cómo funciona y quiénes somos como especie, así como para identificar con mayor precisión las raíces celulares de las enfermedades y trastornos cerebrales, un conocimiento que podría conducir en última instancia a mejores tratamientos para esas enfermedades.
Además, científicos del Instituto Karolinska y del Instituto Allen estudiaron los genes activados en células cerebrales individuales, técnica conocida como transcriptómica unicelular, revelando una asombrosa diversidad de tipos celulares: tenemos más de 3.000 tipos distintos de células cerebrales.
"El uso diferencial de genes puede utilizarse para definir tipos celulares, y las herramientas de la genómica podrían utilizarse para crear los primeros borradores de mapas anotados de alta resolución de las células que componen todo el cerebro humano"
"En mi opinión, se trata de un momento crucial en la neurociencia, en el que las nuevas tecnologías nos están permitiendo comprender con todo detalle la organización celular del cerebro humano y de otros cerebros de primates", resalta el doctor Ed Lein, investigador principal del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, que ha dirigido varios de los estudios recientemente publicados.
"En esencia, este trabajo es un triunfo de la biología molecular: El uso diferencial de genes puede utilizarse para definir tipos celulares, y las herramientas de la genómica podrían utilizarse para crear los primeros borradores de mapas anotados de alta resolución de las células que componen todo el cerebro humano", añade Lein.
Los estudios también abordan una serie de cuestiones importantes como en qué se diferencian los cerebros de cada persona a nivel celular, en qué se diferencian nuestros cerebros de los de nuestros parientes simios más cercanos, cuántos tipos de células cerebrales tenemos, cuáles son las propiedades de estas células y cómo surgen y maduran estas células durante el desarrollo.
Nunca antes se había descrito tal complejidad y variedad en muchas partes del cerebro
Partiendo de trabajos anteriores en los que se cartografiaban los tipos de células cerebrales en alta resolución en regiones individuales de la corteza cerebral humana, la capa más externa del cerebro, el nuevo paquete publicado amplía esos estudios a docenas de hasta cien regiones de todo el cerebro. Mientras que en los estudios de una sola región se encontraron más de 100 tipos diferentes de células cerebrales, los datos recién publicados muestran miles de tipos diferentes de células cerebrales en todo el cerebro. Nunca antes se había descrito tal complejidad y variedad en muchas partes del cerebro.
Estos estudios forman parte de la Red del Censo Celular de la Iniciativa BRAIN de los NIH (BICCN), un programa de financiación de cinco años que se puso en marcha en 2017 para crear un catálogo de tipos de células cerebrales. Este cuerpo de trabajo demostró la escalabilidad de los enfoques celulares y moleculares de vanguardia para abordar los desafíos del tamaño y la complejidad del cerebro humano, y ha sentado las bases para la siguiente fase de este esfuerzo de censo celular. Esta siguiente fase, parte de la cual está en marcha en el Instituto Allen, construirá atlas mucho más completos de cerebros humanos y de otros primates a través de la Red de Atlas Celulares de la Iniciativa BRAIN (BICAN).
"Las colaboraciones científicas forjadas a través de BICCN, y que continúan en la siguiente fase en BICAN, están impulsando el campo hacia adelante a un ritmo exponencial; el progreso y las posibilidades han sido simplemente impresionantes"
"El presente conjunto de estudios representa un logro histórico que sigue tendiendo un puente importante hacia la iluminación de la complejidad del cerebro humano a nivel celular", asegura el doctor John Ngai, Director de la Iniciativa BRAIN. "Las colaboraciones científicas forjadas a través de BICCN, y que continúan en la siguiente fase en BICAN, están impulsando el campo hacia adelante a un ritmo exponencial; el progreso y las posibilidades han sido simplemente impresionantes", afirma.
En los estudios en humanos se utilizó tejido postmortem de personas que habían donado sus cerebros a la ciencia, así como tejido vivo sano donado por pacientes que se habían sometido a cirugía cerebral y habían donado tejido a la investigación.
Los datos de los nuevos estudios se incorporarán al Atlas Celular Humano, una iniciativa internacional que está creando un atlas de referencia completo de células de todos los órganos, tejidos y sistemas del cuerpo humano.