Un estudio liderado por investigadores del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) cuestiona la visión clásica sobre cómo se desarrolla la corteza cerebral durante las primeras etapas del desarrollo embrionario.
La investigación, publicada en Science Advances, demuestra que las neuronas de la corteza cerebral no se generan mediante un programa secuencial rígido, sino a través de dos vías de desarrollo paralelas.
El trabajo también identifica a la proteína POU3F2 como un mecanismo molecular que contribuye a determinar qué tipo de neurona producirá cada célula progenitora.
Dos vías neuronales se desarrollan en paralelo
El cerebro de los mamíferos se forma durante el desarrollo embrionario a partir de células madre especializadas conocidas como progenitoras radiales.
Estas células producen las principales neuronas de la corteza cerebral, región relacionada con funciones cerebrales superiores.
Las neuronas corticales pueden clasificarse en dos grandes grupos según el destino de sus conexiones: extratelencefálicas o extracorticales e intratelencefálicas o intracorticales.
Las neuronas extracorticales conectan la corteza con estructuras situadas fuera de ella, como la médula espinal o el tálamo.
Las neuronas intracorticales, en cambio, conectan diferentes regiones de la propia corteza cerebral y son las más abundantes en el cerebro humano.
“Este nuevo estudio demuestra que desde las primeras divisiones de las células progenitoras emergen simultáneamente dos linajes separados”, explicó la Dra. Irene Varela-Martínez, primera autora del trabajo.
Según la investigadora, un linaje produce neuronas extracorticales y otro genera neuronas intracorticales, por lo que ambos procesos comienzan simultáneamente.
El desarrollo depende de ritmos de producción diferentes
Los investigadores observaron que ambos linajes siguen ritmos diferentes durante el desarrollo embrionario.
Las neuronas extracorticales se producen inicialmente mediante pequeños grupos de células progenitoras cuyas divisiones se agotan rápidamente.
Las neuronas intracorticales, por su parte, proceden de progenitores que continúan dividiéndose durante más tiempo, aunque a un ritmo más lento.
Este proceso genera grupos más numerosos de neuronas intracorticales que posteriormente ocupan diferentes capas de la corteza cerebral.
La diferencia en los ritmos de producción explica por qué al comienzo del desarrollo aparecen más neuronas extracorticales.
Posteriormente, la producción pasa a estar dominada por las neuronas intracorticales, debido a la diferente dinámica de ambos linajes.
Identifican un interruptor molecular
Uno de los principales hallazgos del estudio fue la identificación de la proteína POU3F2, que funciona como un mecanismo molecular relacionado con la producción de neuronas intracorticales.
La proteína contribuye a activar la célula progenitora y orientarla hacia la producción de este tipo de neuronas.
Los investigadores observaron que POU3F2 actúa durante la división celular y no únicamente después de que la célula haya completado el proceso.
La Dra. Marta Nieto, investigadora del CNB-CSIC y líder del estudio, explicó que algunas células progenitoras se especializan muy temprano y producen exclusivamente neuronas intracorticales.
Estas neuronas participan en funciones cognitivas complejas como razonar, planificar y recordar, y son las que más se han expandido durante la evolución de los mamíferos.
Tecnología permitió seguir el origen de las neuronas
Para desarrollar la investigación, el equipo utilizó en ratones una técnica denominada MADM, que permite marcar mediante señales fluorescentes la descendencia de las divisiones celulares.
Esta metodología permitió seguir el recorrido de las neuronas generadas por cada progenitor durante el desarrollo.
Los investigadores combinaron esta técnica con el análisis de las conexiones establecidas por las neuronas recién formadas.
El procedimiento permitió determinar qué tipo de neurona producía cada progenitor y cómo evolucionaba su producción durante las diferentes etapas del desarrollo embrionario.
Implicaciones para comprender enfermedades neurológicas
Los investigadores señalan que conocer los mecanismos que controlan la producción de neuronas desde las primeras etapas del desarrollo puede ayudar a comprender alteraciones cerebrales.
Las variaciones en los mecanismos de activación de las células progenitoras están relacionadas con dificultades cognitivas que pueden afectar el aprendizaje, la comunicación y la regulación emocional.
Aunque se trata de una investigación básica realizada en modelos experimentales de ratón, sus resultados aportan información para estudiar qué ocurre cuando el desarrollo cerebral no sigue los procesos habituales.
A más largo plazo, comprender estos mecanismos podría contribuir al desarrollo de estrategias dirigidas a proteger o regenerar circuitos cerebrales afectados durante la infancia.
Los investigadores también señalan posibles aplicaciones futuras en contextos como el daño cerebral provocado por un ictus y determinadas enfermedades neurodegenerativas.
El estudio contó con la participación del Institute of Science and Technology Austria (ISTA), el Instituto de Investigação e Inovação em Saúde de la Universidade do Porto (i3S) y el Centro de Neurociencias Cajal del CSIC.
Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CISC). Información adaptada por la Redacción de DiarioSalud.
Foto: DiarioSalud.
