Un estudio de Stanford pone en duda el origen único del cerebro

Durante décadas, la neurobiología sostuvo que todo el cerebro surgía de una misma población de células progenitoras en las primeras etapas del desarrollo embrionario. Un trabajo publicado en Nature Neuroscience plantea que la realidad podría ser más compleja: las regiones vinculadas con el pensamiento y las encargadas de funciones básicas de supervivencia tendrían orígenes celulares distintos y recorrerían trayectorias paralelas desde etapas muy tempranas.

La investigación, titulada “Dos progenitores paralelos del neuroectodermo contribuyen al desarrollo del cerebro”, fue liderada por Kyle Loh, profesor asociado de biología del desarrollo de Stanford Medicine, junto con Carolyn Dundes y Rayyan Jokhai. El equipo trabajó con embriones de ratón y analizó la formación del cerebro durante las primeras etapas del desarrollo.

Según los autores, el cerebro anterior y medio, conocidos como prosencéfalo y mesencéfalo, surgen de una población de células progenitoras caracterizada por la expresión del gen Otx2. En cambio, el rombencéfalo, que incluye al tronco encefálico y las regiones encargadas de funciones esenciales como la respiración, el sueño, el ritmo cardíaco o el hambre, se origina a partir de otra población celular distinta asociada al gen Gbx2.

“Hemos demostrado por primera vez que la parte frontal del cerebro surge de una célula progenitora totalmente diferente de la que da origen a la parte posterior”, afirmó Loh al presentar su hallazgo.

Los resultados llevaron al equipo a proponer una interpretación más amplia sobre la evolución del sistema nervioso. Desde Stanford Medicine describieron el cerebro como el resultado de “dos antiguos sistemas nerviosos ingeniosamente empaquetados juntos”, una formulación que dio origen a muchos de los títulos que acompañaron la publicación.

Los investigadores aclaran que el trabajo no sostiene que existan dos cerebros separados ni que la anatomía cerebral conocida sea incorrecta. El cerebro sigue siendo un único órgano. Lo que cambia es la explicación de su origen embrionario. Según el nuevo modelo, las estructuras asociadas al pensamiento abstracto, el lenguaje y la conciencia no compartirían el mismo punto de partida biológico que las regiones responsables de mantener funciones automáticas indispensables para la vida.

Más allá del debate conceptual, el hallazgo ofrece una posible explicación a un problema técnico que desconcentraba a los neurocientíficos desde hacía décadas. Mientras los laboratorios lograban obtener con relativa facilidad neuronas de regiones anteriores del cerebro a partir de células madre, la producción de neuronas del rombencéfalo resultaba mucho más difícil. En numerosos experimentos, los intentos por generar ese tipo de células fracasaban sistemáticamente.

Según los autores, esos fracasos podrían deberse a que los investigadores estaban utilizando el tipo equivocado de célula progenitora. Si las neuronas del rombencéfalo nacen de una población distinta desde el comienzo, intentar producirlas a partir de células destinadas a formar otras regiones cerebrales sería un camino biológicamente inviable.

A partir de esta nueva comprensión, el grupo logró generar por primera vez neuronas humanas del rombencéfalo a partir de células madre pluripotentes humanas. Esas neuronas presentan características propias de esa región cerebral y podrían transformarse en una herramienta útil para estudiar enfermedades que afectan al tronco encefálico.

“Nuestro descubrimiento significa que ahora podemos cultivar neuronas de la parte posterior del cerebro, el rombencéfalo, en una placa de laboratorio y estudiar sus funciones”, explicó Loh.

Entre las posibles aplicaciones futuras aparecen trastornos neurodegenerativos incurables en la actualidad como la atrofia muscular espinal (AME) y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), enfermedades que afectan neuronas vinculadas con esas regiones cerebrales. El trabajo también podría impulsar investigaciones sobre circuitos relacionados con el control del hambre, el sueño y otros procesos fisiológicos regulados desde el tronco encefálico.

La propia revista Nature, en una nota de análisis publicada junto con el estudio, destacó que los resultados desafían la imagen predominante sobre la formación del cerebro y ofrecen un nuevo camino para producir células que hasta ahora resultaban particularmente difíciles de obtener en laboratorio.

Como ocurre con muchos trabajos de investigación básica, los autores reconocen que quedan preguntas abiertas. El estudio fue realizado principalmente en modelos animales y ahora será necesario determinar hasta qué punto las mismas reglas se aplican durante el desarrollo humano.