Investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han demostrado por primera vez que colisiones al azar entre neuronas del cerebro en desarrollo dan lugar a una organización ordenada de las mismas en ausencia de señales que guíen su destino. Este hallazgo podría ser clave para explicar las diferencias individuales en la organización del cerebro en miembros de una misma especie. El estudio ha merecido la portada de la revista Neuron de esta semana.

La corteza cerebral es una de las regiones más complejas del cerebro de los mamíferos, alcanzando su máximo desarrollo en humanos y otros primates. Para que ésta se forme correctamente, son necesarias multitud de señales químicas que dirigirán a las células que lo componen hacia la posición que finalmente van a ocupar y que determinarán la función que van a desempeñar. Experimentos llevados a cabo por el grupo que dirige el investigador del Instituto de Neurociencias, Óscar Marín, demuestran que el movimiento de las células de Cajal-Retzius, un tipo de neuronas que se generan muy temprano en el cerebro embrionario y que juegan un papel clave en el desarrollo de la corteza cerebral, no está dirigido por señales guía que les indiquen su punto de destino. Por el contrario, los investigadores han descubierto que es el contacto al azar y la posterior repulsión entre las neuronas que entran en contacto entre sí lo que determina su distribución en la superficie de la corteza cerebral.

Óscar Marín explica que “discernir el modo en que las neuronas jóvenes ‘viajan’ a través del cerebro embrionario para formar la corteza cerebral ha sido uno de los objetivos de estudio. Hemos demostrado que el azar interviene en el desarrollo de la corteza cerebral”. Para ello, los investigadores han desarrollado diferentes estudios experimentales en el cerebro embrionario, incluyendo modelos computerizados del comportamiento de las células de Cajal-Retzius, para así demostrar que durante el periodo de migración estas neuronas colisionan unas contra otras al azar dando lugar, sin embargo, a patrones de colocación ordenados en la corteza cerebral.

La colocación de las células de Cajal-Retzius parece ser fundamental para que las neuronas de la corteza cerebral se distribuyan en matrices ordenadas que forman capas horizontales y columnas verticales. Esta organización es crucial para que las áreas funcionales de la corteza cerebral, que son poblaciones de neuronas especializadas en procesar información de determinada modalidad sensorial (como la vista o el tacto) o motora, puedan interpretarla de forma eficaz.

La investigadora del Instituto de Neurociencias Verona Villar-Cerviño añade que «antes pensábamos que la variabilidad era únicamente genética. Hasta hace poco, se creía que la distribución de las neuronas en la corteza cerebral durante el periodo de migración venía determinada exclusivamente por la expresión de ciertos genes, cuyos productos se encargaban de servir de guía a las neuronas por el camino a su destino final. Estos estudios demuestran que, además de la variabilidad genética, otra forma de explicar las diferencias en la agudeza sensorial y capacidad motora de individuos de una misma especie podrían ser estos choques producidos al azar entre células al viajar hacía su destino”.

Lo sorprendente es que a partir de estas interacciones al azar entre las células en migración surgen siempre distribuciones muy similares, que no idénticas. “Puesto que estas neuronas corticales son las que definen posteriormente las diferentes habilidades de cada tipo de corteza (visual, motora, etc.), es muy probable que la variabilidad que emerge durante el desarrollo tenga mucho que ver con las diferencias entre unas personas y otras», concluye Marín.

En este estudio también han colaborado investigadores del Centro Médico del Suroeste de la Universidad de Texas, EEUU.