Una investigación liderada por Stanford Medicine acaba de cuestionar una de las ideas más básicas que tenemos sobre el cerebro humano: que se trata de un único órgano con un mismo origen durante el desarrollo embrionario.
El nuevo estudio, publicado este 18 de septiembre en Nature Neuroscience, concluye que diferentes regiones del cerebro se originan a partir de dos poblaciones celulares distintas que siguen caminos de desarrollo independientes desde las primeras etapas del embrión. En términos evolutivos y embrionarios, los investigadores plantean que aquello que llamamos “el cerebro” puede entenderse como dos antiguos sistemas nerviosos que terminaron unidos físicamente.
La diferencia fundamental aparece entre el cerebro anterior y medio, relacionado entre otras cosas con el lenguaje, la conciencia y el razonamiento, y el cerebro posterior, donde se encuentran estructuras que controlan funciones automáticas indispensables para mantenernos vivos, como la respiración, el sueño, el ritmo cardíaco y determinados mecanismos relacionados con el hambre.
Durante décadas predominó un modelo según el cual las distintas regiones cerebrales procedían inicialmente de un progenitor común que posteriormente se especializaba. El equipo dirigido por investigadores de Stanford encontró algo diferente.
Al estudiar las primeras fases del desarrollo embrionario, identificaron dos poblaciones de células progenitoras claramente separadas. Una está destinada a formar el cerebro anterior y medio; la otra origina el cerebro posterior. Según los investigadores, ambas poblaciones son distintas desde etapas extremadamente tempranas y no se superponen.
El descubrimiento podría tener consecuencias que van mucho más allá de cambiar nuestra descripción del cerebro.
Uno de los grandes problemas de la investigación neurológica ha sido la dificultad para producir en laboratorio determinadas neuronas del cerebro posterior. Esto limita la posibilidad de estudiar enfermedades graves que afectan esas regiones, entre ellas la esclerosis lateral amiotrófica, conocida como ELA, y la atrofia muscular espinal.
Comprender que esas neuronas poseen un origen embrionario diferente permitió al equipo cambiar la manera de intentar producirlas.
Utilizando células madre pluripotentes humanas, los investigadores consiguieron generar en laboratorio neuronas motoras funcionales del cerebro posterior. Las células obtenidas mostraron características propias de neuronas auténticas, incluida actividad eléctrica.
Esto proporciona a los científicos un nuevo modelo con el que estudiar enfermedades que afectan zonas del cerebro extremadamente difíciles de investigar directamente en pacientes vivos.
Pero quizá el aspecto más sorprendente del trabajo apareció cuando los científicos observaron el problema desde una perspectiva evolutiva.
El patrón de dos sistemas nerviosos con orígenes diferentes no parece exclusivo de los seres humanos. Los investigadores encontraron señales semejantes en animales tan diferentes como pollos, peces cebra e incluso gusanos bellota, organismos cuyo ancestro común con los humanos se remonta a más de 500 millones de años.
La hipótesis que surge de estos resultados es extraordinaria: durante la evolución, dos sistemas nerviosos originalmente diferentes pudieron terminar aproximándose hasta formar la estructura que actualmente percibimos como un solo cerebro.
Uno de esos sistemas controla buena parte de las funciones fundamentales para mantener vivo al organismo. El otro evolucionó hasta desarrollar capacidades enormemente complejas y, en los seres humanos, permitir el lenguaje, el pensamiento abstracto, las matemáticas, la creación artística y hasta la capacidad de preguntarnos por nuestro propio origen.
No significa que tengamos literalmente “dos cerebros” funcionando independientemente dentro del cráneo. En el organismo adulto las diferentes regiones están profundamente conectadas y funcionan conjuntamente. El descubrimiento se refiere fundamentalmente a su origen durante el desarrollo y a su historia evolutiva.
La investigación abre ahora nuevas preguntas sobre cómo se formó el sistema nervioso humano y podría proporcionar herramientas para estudiar enfermedades neurológicas que hasta hoy han resultado especialmente difíciles de reproducir en laboratorio.
Después de siglos tratando al cerebro como una estructura surgida de un único origen, la ciencia acaba de descubrir que su historia podría ser considerablemente más antigua —y mucho más extraña— de lo que imaginábamos.
