A día de hoy, la neurociencia tiene otro gran hito: el primer atlas tridimensional de células de los ganglios basales humanos, una región profunda del cerebro que controla el movimiento, el comportamiento o las emociones.
La hazaña es el último logro de la Brain Atlas Network de BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies), el gran proyecto de investigación del cerebro impulsado en 2014 por el entonces presidente de Estados Unidos, Barack Obama.
Los hallazgos que está produciendo BRAIN han provocado que se le compare con el equivalente cerebral del Proyecto Genoma Humano, que ha revolucionado la genética.
Este jueves, 28 artículos científicos recogidos en las revistas del grupo editorial Cell, recogen los últimos avances: un esfuerzo colaborativo a gran escala en el que han participado decenas de laboratorios y cientos de científicos de 9 países y más de 50 instituciones.
La «joya de la corona» de los hallazgos hechos públicos es un atlas en 3D de los ganglios basales humanos con detalles genéticos y epigenéticos a nivel de células individuales.
Estos ganglios son un grupo de estructuras interconectadas ubicadas en lo profundo del cerebro. Su mal funcionamiento contribuye a numerosos trastornos neurológicos y psiquiátricos, como el Parkinson, el Alzheimer, la enfermedad de Huntington, las adicciones, el trastorno obsesivo-compulsivo, el trastorno bipolar o la esquizofrenia.
El ‘Google Maps’ de los ganglios basales
El mapeo conseguido tiene una resolución sin precedentes y es, según los autores, una especie de ‘Google Maps’ de los ganglios basales.
Y, así como Google Maps permite alternar entre vistas de calles, de satélite y de relieve, la transcriptómica espacial de los ganglios basales humanos muestra dónde se encuentra cada célula de esa región y cómo funciona.
En otras palabras, detalla cuál de los cientos de genes controlados por cada célula se está utilizando.
«El atlas ofrece una nueva ventana al cerebro a través de la cual los científicos podrán identificar y localizar con precisión cada célula de los ganglios basales humanos», subraya una de las autoras, Margarita Behrens, investigadora del Instituto Salk de La Jolla, California, EE.UU., en un comunicado del centro.
Según explican los científicos, disponer de una base de datos exhaustiva de las células que componen estos ganglios y sus funciones permitirá interpretar las localizaciones de riesgo genético de las enfermedades que allí se originan, así como promover diagnósticos y tratamientos más eficaces para las mismas.
De hecho, los futuros modelos de inteligencia artificial podrían utilizar este atlas para predecir las alteraciones que puedan inducir las variantes genéticas asociadas a estas enfermedades.
El trabajo se ha realizado a través de tejidos procedentes de donantes humanos.
Otros hallazgos clave
Entre los resultados adicionales de los estudios conocidos hoy está el descubrimiento de un tipo de neurona que expresa el receptor de serotonina HTR7 y que conlleva un alto riesgo de esquizofrenia o trastorno bipolar.
En otro artículo, los científicos describen una versión nueva, más eficaz (y menos invasiva) de una terapia genética existente para reducir los temblores característicos de la enfermedad de Parkinson, aunque hasta ahora sólo se ha probado en animales.
Otro trabajo ha revelado cambios genéticos clave en tipos de células específicas de los ganglios basales que podrían desempeñar un papel en el autismo.
Los científicos del American Broad Institute informan en otro artículo sobre los cambios generalizados y específicos de cada tipo de célula en la expresión genética asociados con el envejecimiento.
Mientras tanto, un equipo de la Universidad de California en Los Ángeles ha mapeado con resolución molecular cómo las células dentro y alrededor de los ganglios basales cambian desde la mitad del embarazo hasta la primera infancia.
El comienzo de muchos descubrimientos.
Los investigadores indican que esta es la primera vez que se utiliza un sistema de referencia común para clasificar y analizar la increíble complejidad del cerebro.
Todos los datos y hallazgos conocidos hoy se compartirán abiertamente con la comunidad científica mundial para impulsar más investigaciones y descubrimientos que mejoren la comprensión y el tratamiento de las enfermedades cerebrales.
«A largo plazo, esperamos crear un atlas al que las personas en cualquier campo, ya sea cáncer, Alzheimer o trastornos del desarrollo neurológico, puedan recurrir para ver con qué células están trabajando y cómo manipularlas para prevenir o tratar todo tipo de trastornos y deterioro cognitivo», dijo otro autor, Joseph Ecker, presidente del Consejo Internacional de Genética del Instituto Salk.
Los resultados también se han visto respaldados por el estudio de otros mamíferos con cerebros muy similares al humano en cuanto a estructura y genética: ratones, macacos y titíes.
En total, los científicos han mapeado 21 millones de células cerebrales de humanos, 3 millones de células de macacos rhesus y cynomolgus, 2,5 millones de ratones y 1,5 de titíes.
