Investigadores españoles descubren cómo se forman los surcos que aumentan la superficie de la corteza cerebral

¿Por qué el cerebro humano está arrugado?


El cerebro humano, limitado por la caja ósea que lo protege, ha conseguido crecer a lo largo de la evolución gracias a la capacidad de la corteza cerebral, la parte que realiza las funciones superiores, para plegarse. De ese modo, ha adquirido una superficie tres veces mayor a la que tendría si fuera lisa, lo que implica más espacio para llevar a cabo el pensamiento, la planificación o la percepción. Pero, ¿cómo consigue doblarse en surcos hasta obtener ese aspecto «arrugado»? Una investigación internacional en la que ha participado el Instituto de Neurociencias de Alicante ha descubierto el mecanismo crucial y hasta ahora desconocido que está detrás de esta maravilla.

El plegamiento de la corteza cerebral no se produce en todas las especies de mamíferos. Está limitado a los que poseen un cerebro voluminoso, como ballenas, delfines, perros, hurones y primates. Los ratones y ratas, por ejemplo, tienen un cerebro liso. Estudiando las diferencias entre ambos tipos de cerebros, los científicos dieron con unas proteínas clave, un hallazgo que publica la revista Cell.

Durante el desarrollo del cerebro, las neuronas viajan desde el lugar donde nacen (en las cercanías de los ventrículos, situados en el interior del cerebro) hasta la zona más externa, la corteza, recorriendo grandes distancias. En animales con cerebro liso, como los ratones, unas proteínas de adhesión de la superficie celular llamadas FLRT regulan esas migraciones neuronales, proporcionando adhesión entre las células nerviosas, que se alinean dando lugar a una superficie lisa.
Ratón doble mutante

En comparación con el cerebro de los ratones, en el de los humanos hay mucha menos cantidad de estas proteínas, por lo que los investigadores pensaron que debían tener un papel importante en el proceso de plegado. Para averiguarlo, crearon un ratón con una doble mutación, en el que faltaban dos de estas proteínas FLTR (la 1 y la 3), y vieron que en ausencia de ellas se desarrollaba una corteza cerebral con surcos parecidos a los del cerebro humano.

«Hasta ahora esto sólo se había logrado mediante manipulaciones puntuales, pero nunca en una cepa de animales mutantes. Esto es muy importante porque nos permite disponer, por fin, de una herramienta de trabajo muy robusta», explica Víctor Borrell, del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-Universidad Miguel Hernández, que ha liderado al equipo español.

Este trabajo conjunto con el Instituto Max Plank de Neurobiología en Munich ha permitido descubrir «un nuevo mecanismo de formación de surcos en la corteza cerebral, relacionado con la migración de neuronas. Este mecanismo es completamente distinto al que hasta ahora se conocía», aclara Borrell.
Epilepsia y retraso cognitivo

Los investigadores comprobaron sus resultados en hurones, pero cree que pueden ser extrapolables a nuestra especie. Sin embargo, reconocen que aún se requieren más estudios, por lo que el laboratorio de Víctor Borrell ha empezado a trabajar con organoides cerebrales humanos, que reproducen los primeros estadios del desarrollo de la corteza, para ver si logran inducir su plegamiento al manipular los genes FLRT y otros genes candidato seleccionados.

Estos resultados pueden ayudar a comprender el desarrollo patológico del cerebro y buscar causas genéticas. En los seres humanos, este plegamiento de la corteza empieza alrededor de la semana 20 de gestación y se completa cuando el niño tiene alrededor de un año y medio. Sin embargo, en ocasiones no se produce de forma correcta y da lugar a un grupo de enfermedades raras, denominadas lisencefalias, que cursan con malformaciones de la corteza cerebral causadas precisamente por un trastorno de la migración neuronal. Estas malformaciones pueden ir acompañadas de epilepsia, trastornos motores y retraso cognitivo. «Es importante destacar que en el 60-70% de los niños con malformaciones del neurodesarrollo se desconoce la causa genética que las produce. Y eso es un vacío terrible para los padres», dice Borrell. Por este motivo, su equipo ha empezado a buscar mutaciones en genes de pacientes con malformaciones.

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