Stanford descubre que el cerebro humano es la fusión de dos órganos evolutivos

Un estudio publicado en Nature Neuroscience el 18 de septiembre ha cambiado una suposición fundamental en la neurociencia: el cerebro humano, tratado durante mucho tiempo como un órgano único con un origen de desarrollo compartido, parece ser la fusión de dos antiguos sistemas nerviosos a lo largo de más de 500 millones de años de evolución.sciencedaily

Investigadores de Stanford Medicine descubrieron que el cerebro anterior y el cerebro medio surgen de una población de células progenitoras, mientras que el cerebro posterior se desarrolla a partir de un tipo de célula temprana completamente diferente. Ambos sistemas siguen vías de desarrollo distintas desde las primeras etapas embrionarias y nunca se superponen.sciencedaily

"Hemos demostrado por primera vez que la parte frontal del cerebro surge de una célula progenitora totalmente distinta a la de la parte posterior", afirmó Kyle Loh, profesor asociado de biología del desarrollo y autor principal del estudio.iosconews+1

Dos sistemas, dos funciones

El cerebro anterior sustenta capacidades superiores como el lenguaje, la conciencia y el razonamiento abstracto. El cerebro posterior, a menudo llamado tronco encefálico, controla funciones automáticas de supervivencia como la respiración, la regulación del ritmo cardíaco, el sueño y el hambre.sciencedaily

Los investigadores estudiaron embriones de ratón en desarrollo e identificaron que los progenitores del cerebro anterior y medio expresan un gen llamado Otx2, mientras que una población separada que expresa Gbx2 da lugar al cerebro posterior. El análisis de la cromatina, el material que empaqueta el ADN dentro de las células, confirmó que ambas poblaciones están comprometidas con vías de desarrollo separadas desde el inicio.sciencedaily

Un avance para la investigación de enfermedades

El descubrimiento resolvió un problema de laboratorio de larga data. Durante décadas, los científicos no habían podido cultivar neuronas del cerebro posterior in vitro, probablemente porque intentaban convertir progenitores del cerebro anterior en células del cerebro posterior, algo que el estudio demuestra que no es posible.sciencedaily

Armados con esta nueva comprensión, el equipo logró guiar con éxito células madre pluripotentes humanas para convertirlas en neuronas motoras funcionales del cerebro posterior por primera vez. Las células cultivadas en laboratorio produjeron señales eléctricas y fabricaron proteínas asociadas con regiones específicas del cerebro posterior que controlan los músculos faciales y de la deglución.sciencedaily

Este avance abre nuevas vías para estudiar enfermedades que dañan el tronco encefálico, incluida la esclerosis lateral amiotrófica y la atrofia muscular espinal, una de las principales causas genéticas de muerte en niños menores de un año.sciencedaily

Un patrón evolutivo antiguo

El equipo rastreó el patrón de doble origen del cerebro a lo largo de 550 millones de años de historia evolutiva, encontrando la misma disposición en pollos, peces cebra y gusanos bellota, pequeñas criaturas del fondo marino que comparten un ancestro común lejano con los humanos.iosconews+1

"Nuestra investigación sugiere que la evolución tomó dos sistemas neuronales existentes y los unió espacialmente", dijo Loh. "Tener el cerebro como un solo órgano probablemente sería más eficiente, pero dependemos de esta forma primordial de construir el cerebro como dos piezas separadas".sciencedaily