Anuario iSanidad 2023
Juan Lerma, director del Centro Internacional de Neurociencia Cajal (CINC-CSIC)
Existe cierto consenso en que uno de los retos pendiente del ser humano es la compresión de su propio cerebro y que éste es el reto científico más importante al que la humanidad se enfrenta. En las últimas cinco décadas, se ha producido un avance muy significativo en el campo de la neurociencia y en nuestra comprensión del cerebro. No obstante, a pesar de estos avances, numerosos aspectos cruciales siguen siendo enigmáticos y en particular aquellos que atañen al cerebro humano. Es evidente que, sin un incremento sustancial del esfuerzo dedicado a la comprensión profunda de los mecanismos subyacentes al funcionamiento cerebral, resultará imposible desarrollar tratamientos efectivos para abordar la auténtica pandemia que representan los problemas de salud cerebral que afecta a una parte creciente de la población global.
En el estudio de los mecanismos fundamentales de formación y funcionamiento del cerebro humano, se están dando pasos de gigante, aunque pase desapercibido para la mayor parte de la población. Quiero concluir el año 2023 mencionando dos grandes avances que sientan bases para el estudio y comprensión de este complicado órgano.
En primer lugar, hay que referirse al desarrollo de los llamados organoides cerebrales (triunfalistamente llamados también “minicerebros”). Estos organoides consisten en cultivos neuronales tridimensionales, que recapitulan in vitro el desarrollo de estructuras cerebrales y por tanto hacen posible el estudio detallado de diversos procesos. La ventaja que tienen estos sofisticados cultivos es que se pueden lograr con neuronas diferenciadas a partir de células madre o pluripotentes, que a su vez pueden ser obtenidas de células de la piel o la sangre, mediante el uso, primero, de los famosos factores de Yamanaka (que recibió el Premio Nobel en 2012) y luego de factores específicos que diferencian esas células pluripotentes a neuronas de diverso tipo.
El cerebro humano posee una escala de complejidad enorme, por lo que sigue habiendo limitaciones en cuanto a la complejidad de las estructuras cerebrales que pueden estudiarse
La importancia radica en que estas células pluripotentes pueden derivarse de células de fácil acceso tanto personas sanas como de personas que padecen una enfermedad cerebral. Con esta estrategia, en principio, se pueden cultivar y aislar para su estudio estructuras celulares a las que normalmente es muy difícil acceder. Investigaciones recientes han demostrado que algunos aspectos de la función cerebral pueden aislarse y estudiarse en el laboratorio detalladamente. Estos “minicerebros” pueden cultivarse para reproducir aspectos de las funciones cerebrales normales y patológicas, así como para ensayar fármacos y tratamientos sin riesgos para las personas.
El cerebro humano posee una escala de complejidad enorme, por lo que sigue habiendo limitaciones en cuanto a la complejidad de las estructuras cerebrales que pueden estudiarse, pero está claro que este ámbito emergente de la neurociencia tiene un gran potencial para desentrañar mecanismos genuinamente humanos.
La otra cuestión que está por desvelar del cerebro humano es cómo sus múltiples regiones se asocian a las funciones que tienen adscritas y cómo esta especialización se implementa durante el desarrollo y, en todo caso, cómo esto surge en el curso de la evolución humana. La contestación a estas cuestiones fundamentales está más cerca que nunca gracias al desarrollo de tecnologías que permiten determinar los perfiles genómicos y funcionales de células cerebrales individuales in situ.
En las últimas cinco décadas, se ha producido un avance muy significativo en el campo de la neurociencia y en nuestra comprensión del cerebro
Así, muy recientemente, se han presentado estudios detallados describiendo compilaciones exhaustivas a nivel celular de cerebros humanos tanto durante el desarrollo como en la edad adulta, llevados a cabo por el Cell Census Network (red para el censo celular), un ambicioso esfuerzo que reúne a un amplio espectro de laboratorios de diversas disciplinas en el marco de la iniciativa Brain (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) norteamericana con el fin de identificar, caracterizar y cartografiar cada tipo de célula cerebral tanto en humanos como en primates no humanos y cerebros más simples como los de roedores.
Algunos de estos estudios ponen de manifiesto que no se puede hablar de un prototipo cerebral humano, sino que existe un espectro de diferencias en términos de variación genética no anticipado y que, aunque el arquetipo de neuronas excitadoras e inhibidoras persiste, la diversidad de subtipos neuronales excede a lo que se pensaba, describiéndose más de 3.000 subtipos.
Precisamente, las diferencias tanto interindividuales como entre especies identificadas en estos estudios, también ponen de relieve la necesidad de complementar el uso de modelos animales con sistemas de modelos humanos, ahora posible gracias a la disponibilidad de sistemas in vitro como los organoides cerebrales humanos que, como se describe más arriba, se revelan como potentes modelos experimentales para sondear la biología del cerebro humano.
