Brain Atlas: una investigación ambiciosa puede conducir a una nueva comprensión sobre la demencia

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WASHINGTON — Al examinar el cerebro humano a nivel celular con más detalle que nunca antes, los científicos han identificado una enorme variedad de tipos de células (más de 3.300) que pueblan nuestros órganos más complejos, creando un atlas que puede ayudar a determinar las bases celulares de los procesos neurológicos. enfermedades. y facilitar nuevos tratamientos.

La ambición dada a conocer el jueves también examinó las similitudes y diferencias entre los cerebros de los humanos y otros primates (chimpancés, gorilas, monos rhesus y simios) destacando algunos de los factores que nos separan de nuestros parientes evolutivos y nos hacen verdaderamente humanos.

Este trabajo se presentó en 21 estudios publicados en Science y otras dos revistas, y contó con el apoyo del Consorcio Cell Count Network de la Iniciativa BRAIN del gobierno de EE. UU.

El cerebro humano es complejo tanto en su utilidad (detección, movimiento, lectura, escritura, habla, pensamiento y más) como en su diversidad celular.

Las células nerviosas, o células nerviosas, son las unidades básicas del cerebro, reciben información sensorial, transmiten órdenes a los músculos y transmiten señales eléctricas a lo largo del camino. El cerebro está formado por unos 100 mil millones de neuronas, además de un mayor número de células no neuronales. Todos ellos están organizados en cientos de estructuras cerebrales distintas que gobiernan una variedad de funciones.

La investigación identificó 3.313 tipos de células, casi 10 veces más de lo que se conocía anteriormente, así como el conjunto completo de genes utilizados por cada tipo de célula mientras mapeaba su distribución regional en el cerebro.

“El atlas de las células cerebrales en su conjunto proporciona el sustrato celular para todo lo que podemos hacer como humanos”, dijo el neurocientífico Ed Lin del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro con sede en Seattle, uno de los investigadores.

Los diferentes tipos de células tienen características distintas y es probable que se vean afectados de manera diferente en la enfermedad, dijo Lin.

Una sorpresa fue que la diversidad celular se concentraba en las partes evolutivamente más antiguas del cerebro (el mesencéfalo y el rombencéfalo) en lugar de la neocorteza, que es responsable de las funciones cognitivas superiores, incluido el aprendizaje, la toma de decisiones, la percepción sensorial, la memoria y el lenguaje.

Las enfermedades relacionadas con el cerebro, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica, se encuentran entre las enfermedades más incurables.

“La mayoría de las enfermedades cerebrales todavía no tienen cura o incluso no tienen cura, y este atlas debería servir como base para acelerar el progreso en la comprensión de la base celular detallada de la enfermedad y apuntar a futuras generaciones de terapias”, dijo Lin.

Los investigadores han mapeado los interruptores genéticos y los tipos de células cerebrales asociados con la enfermedad de Alzheimer (el tipo más común de demencia) y varios trastornos neurológicos y psiquiátricos, entre ellos la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión mayor.

Confirmaron un vínculo entre la microglia – un tipo de célula inmune en el cerebro – y la enfermedad de Alzheimer, y revelaron un vínculo entre ciertos tipos de células nerviosas en el cerebro y la esquizofrenia, una enfermedad mental grave caracterizada por una desconexión de la realidad.

Además, los investigadores buscaron rasgos específicos de los humanos comparando la corteza temporal (un área de la neocorteza asociada con la comprensión del lenguaje, entre otras funciones cognitivas superiores) en humanos y nuestros parientes evolutivos más cercanos, como los chimpancés y los gorilas.

Si bien la organización celular era similar, se descubrió que algunos genes funcionan de manera diferente en los humanos que en las otras dos especies, incluidos varios genes implicados en la comunicación neuronal.

“Esto significa que existen especializaciones aceleradas de las neuronas corticales en los humanos que pueden contribuir a las diferencias en la función del circuito cortical y a nuestras distintas capacidades cognitivas”, dijo Trygve Bakken, neurocientífico del Instituto Allen.

Lin añadió que estas modificaciones moleculares que ocurrieron en tipos de células específicas en humanos en comparación con chimpancés y gorilas probablemente afecten la forma en que “se conectan entre sí, o la flexibilidad de esas conexiones, y pueden ser una parte importante de lo que hace que el cerebro humano sea especial”.

Los científicos esperan que haya un largo camino por recorrer en la investigación del cerebro.

“Apenas estamos comenzando a determinar la complejidad del cerebro humano”, dijo uno de los otros investigadores, Ping Ren, director del Centro de Epigenética de la Universidad de California en San Diego. “Se necesita más trabajo para comprender completamente la diversidad, la diversidad y la función de la estructura y función del cerebro”.

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