El cerebro humano dejó de ser un misterio absoluto para la ciencia, pero aún guarda procesos clave sin resolver. Uno de los más estudiados hoy se centra en cómo pasa de una única célula inicial a convertirse en una red compleja de más de 170.000 millones de neuronas.
Ese salto, que define el desarrollo del sistema nervioso, sigue bajo investigación y abre nuevas preguntas sobre el origen de la inteligencia, la memoria y el comportamiento humano.
Un grupo de investigadores del Laboratorio Cold Spring Harbor, junto a la Universidad de Harvard y a la Universidad ETH Zurich de Suiza, llevó adelante una investigación para encontrarle una explicación a este fenómeno.
Los resultados, publicados en la revista científica Neurón, de la editorial Elsevier, podrían marcar un antes y después en el estudio de la biología y la inteligencia artificial. Sin embargo, llamaron claramente la atención por una particularidad: la sencillez de la respuesta.
Stan Kerstjens, postdoc en el laboratorio del profesor Anthony Zador en Cold Spring Harbor, explicó que el primer planteo que se hizo para tratar de desentrañar una explicación fue en términos posicionales.
Según explicó el científico, la célula «se ve a sí misma y a sus vecinas». Sin embargo, Kerstjens aclaró que «su destino depende de su ubicación».
«Una célula en el lugar equivocado se convierte en algo erróneo, y el cerebro no se desarrolla de forma adecuada. Entonces, cada célula debe resolver dos cuestiones: ¿Dónde estoy? ¿En qué debo convertirme?”, señaló el investigador.
Cómo se organiza el cerebro durante el desarrollo
En la investigación publicada en Neuron, los científicos a cargo del estudio postularon una nueva teoría sobre cómo se organiza el cerebro desde el momento en que tiene una sola neurona hasta llegar a una red de miles de millones.
Para entender esto, explican los científicos, hay que remontarse a las teorías históricas. Esto es porque durante gran parte de la historia se consideró que las células intercambiaban información posicional a través de señales químicas.
Sin embargo, Kerstjens explicó que esto deja de ser eficaz cuando el cerebro comienza a tener cada vez más neuronas, cada una tiene la necesidad de llegar a la posición correcta y las señales químicas solo alcanza cierto rango.
“Consideremos cómo las poblaciones humanas se expanden por un país a lo largo de generaciones. Los descendientes se asientan cerca de sus padres, así que quienes comparten ascendencia terminan en regiones vecinas, al formar estructuras geográficas extensas sin necesitar comunicación a larga distancia”, explicó el investigador.
A su vez, aclaró: “Sostenemos que un principio similar opera en el cerebro en desarrollo. Las células que descienden de un mismo progenitor tienden a mantenerse próximas entre sí”.
Cómo es el modelo que plantean los científicos
El modelo basado en linaje, que es el que se presenta en esta investigación, plantea que las células se posicionan siguiendo la proximidad a sus progenitores y de esta manera forman agrupaciones sin depender únicamente de señales químicas.
Esta perspectiva introduce un mecanismo adicional que no se tenía en cuenta hasta este momento y que explica la manera en la que grandes cantidades de células logran ubicarse de manera correcta durante el desarrollo cerebral.
Para probar la hipótesis planteada, este grupo de científicos creó un modelo basado en linaje de información posicional escalable. Primero comenzaron con cálculos teóricos y luego elevaron la prueba sobre su hipótesis a gran escala.
Fue así como analizaron la expresión génica individual y grupal en cerebros de ratones en etapas de desarrollo para finalmente comprobar los resultados en peces cebra. Con esto quisieron demostrar que el modelo es aplicable en cerebros de diferentes tamaños.
