El cerebro humano alberga miles de tipos de células que emergen de procesos de desarrollo extremadamente complejos. Comprender cómo se forman y organizan ha sido un desafío monumental, ya que los estados celulares evolucionan con rapidez a lo largo del tiempo. Ahora, el consorcio internacional BRAIN Initiative Cell Atlas Network (BICAN) presenta el primer retrato dinámico y comparativo del cerebro en desarrollo, desde el ratón hasta el ser humano. Esta hazaña se materializa en una serie de doce artículos publicados de forma coordinada en la revista Nature y replicados en el portal SINC.
Los investigadores han empleado tecnologías de análisis de célula única y herramientas espaciales para rastrear la transformación de células madre en neuronas y glías, la regulación de la actividad génica durante el desarrollo, y el impacto de las experiencias sensoriales y el entorno en la identidad celular cerebral. Los resultados desafían la visión tradicional: los tipos celulares no emergen en fases fijas, sino en oleadas superpuestas. Además, algunos programas de desarrollo pueden reactivarse en la edad adulta o en patologías.
“Estos atlas ofrecen un plano detallado de cómo los diferentes tipos de células del cerebro emergen y maduran con el tiempo”, explica Hongkui Zeng, directora de ciencias del cerebro en el Instituto Allen (EE UU) y coautora principal. “Al conocer cuándo y dónde se activan los genes clave durante el desarrollo, podemos empezar a entender cómo las alteraciones en ese proceso conducen a trastornos como el autismo o la esquizofrenia”.
Respaldados por la BRAIN Initiative del Instituto Nacional de Salud de EE UU (NIH), los estudios revelan que la diversificación de tipos neuronales persiste tras el nacimiento, particularmente en las células GABAérgicas —que modulan la actividad cerebral— y en la corteza visual. En esta zona, nuevas clases de neuronas surgen en momentos clave, como la apertura de los ojos o las primeras experiencias visuales, demostrando que las influencias sensoriales configuran el desarrollo mucho más de lo previsto.
En diálogo con SINC, Zeng destaca que “el hallazgo más revelador ha sido descubrir que las células cerebrales continúan cambiando y diversificándose durante todo el periodo posnatal”. Esta prolongada diversificación, añade, “podría estar detrás de la capacidad del cerebro para aprender, adaptarse y adquirir nuevas habilidades, pero también hacerlo más vulnerable a influencias externas y, al mismo tiempo, más capaz de corregir disfunciones”.
El equipo del Allen Institute ha identificado una célula progenitora humana ligada al glioblastoma, un agresivo cáncer cerebral, y ha detectado ventanas temporales de mayor riesgo genético para trastornos psiquiátricos. Esta extensión del desarrollo obliga a replantear las causas de los desórdenes neuropsiquiátricos: “Distintos desórdenes podrían implicar alteraciones sutiles en etapas específicas de este proceso, afectando a determinados tipos de células o mecanismos celulares, lo que abre también oportunidades para la intervención”, afirma Zeng.
Comparar especies —del ratón al humano— ha permitido identificar rasgos compartidos y singularidades. “Lo más difícil de estudiar o modelar en el cerebro humano es su prolongado desarrollo posnatal, que puede durar unos 20 años, frente a los 35 días del ratón”, señala la investigadora. El cerebro humano exhibe un proceso único de maduración retardada, llamado neotenia, que podría sustentar capacidades como el lenguaje o la inteligencia, aunque complica su captura experimental.
BICAN aspira a “crear mapas completos del desarrollo celular en todo el cerebro animal, superponer los datos humanos disponibles y alinear los resultados entre especies para llenar los vacíos críticos en nuestro conocimiento”, detalla Zeng. El objetivo incluye análisis computacionales y simulaciones a gran escala para desentrañar las fuerzas moleculares que impulsan el desarrollo, y estudios funcionales que expliquen la emergencia de sensaciones, comportamientos y funciones cerebrales.