Cuando perdemos la curiosidad y quedamos atrapados en los mismos patrones de pensamiento y sentimiento, ya sea que hablemos del cerebro, el cuerpo o incluso la realidad, tendemos a pensar lo que sabemos. is Qué es. Pero a medida que los seres humanos hacemos nuevos descubrimientos y nos damos cuenta de que no sabemos todo, nuestro concepto de comprensión nos hace pensar de manera diferente y, como resultado, cambiamos nuestro modelo científico. Tal es el caso de los nuevos la investigación saliendo del Instituto Salk y la Universidad de California San Diego.
Sabemos desde hace algún tiempo que las células cerebrales que almacenan y procesan información se denominan neuronas. Desde el punto de vista de un microscopio, puede ser difícil diferenciarlos. Pero ahora, por primera vez, los científicos han podido perfilar modificaciones químicas de moléculas de ADN en individual neuronas, brindándoles información detallada sobre lo que hace que una célula cerebral sea diferente de su vecina.
Utilizando metodologías moleculares y marcadores químicos, los científicos han podido identificar grupos de neuronas con diferentes funciones y, a partir de ahí, han podido clasificar las neuronas en subtipos. Hasta ahora, los científicos no han podido determinar cuántos tipos de neuronas existen, pero este nuevo descubrimiento podría proporcionar nuevos conocimientos radicales sobre el desarrollo y la disfunción del cerebro. Usando el metiloma de cada célula, el patrón de marcadores químicos formado por grupos metilo que analizan su ADN, el equipo de Salk pudo clasificar las neuronas en subtipos.
“Creemos que es bastante sorprendente que podamos dividir un cerebro en células individuales, secuenciar sus metilomas e identificar muchos tipos de células nuevos junto con sus elementos reguladores de genes, los interruptores genéticos que hacen que estas neuronas sean distintas entre sí”, dice el co- el autor principal Joseph Ecker, profesor y director del Laboratorio de Análisis Genómico de Salk e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
El ARN es un ácido nucleico presente en todas las células vivas y su función es actuar como mensajero para llevar instrucciones del ADN para controlar la síntesis de proteínas, los componentes básicos de la vida. Anteriormente, los investigadores usaban moléculas de ARN dentro de las células cerebrales individuales para identificar qué las distingue. Sin embargo, esto a menudo no resultó concluyente, porque los niveles de ARN pueden cambiar rápidamente cuando se exponen a nuevas condiciones, o incluso a lo largo del día. En cambio, el equipo de Salk recurrió a los metilomas de las células generalmente estables, que generalmente permanecen estables durante la edad adulta.
“Nuestra investigación muestra que podemos definir claramente los tipos neuronales en función de sus metilomas”, dice Margarita Behrens, científica senior de Salk y coautora principal del nuevo artículo. "Esto abre la posibilidad de comprender qué hace que dos neuronas, que se encuentran en la misma región del cerebro y, por lo demás, se vean similares, se comporten de manera diferente".
Concentrándose en la corteza frontal, el área del cerebro responsable de la concentración focalizada, el pensamiento complejo, la personalidad, los comportamientos sociales y la toma de decisiones, entre otras cosas, el equipo comenzó su trabajo tanto en el cerebro humano como en el ratón. Al hacerlo, pudieron aislar 3,377 neuronas de la corteza frontal de ratones y 2,784 neuronas de la corteza frontal de un ser humano fallecido de 25 años.
A diferencia de otras células del cuerpo, las neuronas tienen dos tipos de metilación, por lo que los investigadores pudieron secuenciar los metilomas de cada célula utilizando nuevos métodos. Lo que descubrieron es que las neuronas de la corteza frontal del ratón podrían organizarse en 16 subtipos basados en patrones de metilación, mientras que las neuronas de la corteza frontal humana eran más diversas y formaban 21 subtipos. Los resultados mostraron que las neuronas que proporcionaban mensajes de parada en el cerebro (neuronas inhibitorias) mostraban patrones de metilación más conservados entre ratones y humanos en comparación con las neuronas excitadoras. En el estudio también se identificaron nuevos subtipos únicos de neuronas humanas, lo que abre aún más la puerta a la comprensión de lo que nos distingue de los animales.
“Este estudio abre una nueva ventana a la increíble diversidad de células cerebrales”, dice Eran Mukamel del Departamento de Ciencias Cognitivas de UC San Diego, coautor principal del trabajo.
El siguiente paso para los investigadores es expandir su estudio para observar partes adicionales del cerebro, así como más cerebros.
"Hay cientos, si no miles, de tipos de células cerebrales que tienen diferentes funciones y comportamientos y es importante saber cuáles son todos estos tipos para comprender cómo funciona el cerebro", dice Chongyuan Luo, investigador asociado y coprimero de Salk autor del nuevo artículo, junto con el estudiante graduado de UC San Diego, Christopher Keown. "Nuestro objetivo es crear una lista de piezas de cerebros humanos y de ratones".
Una vez que esa "lista de piezas" esté completa, Ecker dice que también les gustaría comenzar a estudiar si los metilomas de las neuronas en personas con enfermedades cerebrales son diferentes a los de las personas sanas. "Si hay un defecto en solo el uno por ciento de las células, deberíamos poder verlo con este método", dice. "Hasta ahora, no hubiéramos tenido ninguna posibilidad de recoger algo en ese pequeño porcentaje de células".
Incluso hoy en día, en nuestra forma egocéntrica de pensar, tendemos a pensar que sabemos todo sobre el cerebro y el cuerpo, pero en realidad nuestra comprensión es solo una versión limitada. Con el tiempo, continuaremos llegando a un entendimiento aún mayor. Quién sabe dónde estará nuestra comprensión sobre la complejidad del cerebro humano dentro de 100 años. Eso es evolución.