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Cerebro: se achica, se agranda y su tamaño puede revelar enfermedades

Leonardo Huerta Mendoza / Diana Rojas

Un grupo de investigadores, dirigido por el neurocientífico Jakob Seidlitz, de la Universidad de Pensilvania, en Filadelfia, encontró que el cerebro humano se expande en los primeros años de la vida y que se encoge en los años tardíos.

Con miles de imágenes de resonancia magnética (IRM) que neurocientíficos de muchas partes del mundo les enviaron, los investigadores crearon las primeras gráficas del desarrollo del cerebro humano, en las que se observa la rapidez con la que se expande el cerebro en los primeros años de la vida de una persona y cómo poco a poco se encoge en los años de la madurez.

En total, los autores reunieron 123 mil 894 IRM de 101 mil 457 personas, desde 115 días de nacido a cien años de edad. Las imágenes incluyen cerebros de personas sin enfermedades cerebrales y de personas con diversos problemas neurológicos, como la enfermedad de Alzheimer, y trastornos relacionados con el autismo.

Los investigadores publicaron sus resultados en el artículo “Brain charts for the human lifespan”, que fue parte de la edición del 6 de abril de 2022 de la revista Nature. Sólo por su magnitud, el estudio ha sorprendido a neurocientíficos de todo el mundo; como son muy costosas las imágenes de resonancia magnética, los experimentos anteriores habían utilizado muestras muy pequeñas.

En las gráficas se observa cómo el volumen de la materia gris y el espesor cortical (el ancho de la materia gris) alcanzan su punto más alto en el desarrollo temprano de las personas, en tanto que el volumen de la materia blanca (en la parte más profunda del cerebro) suele alcanzar su valor más alto alrededor de los 30 años de edad.

A los investigadores les llamó la atención la información sobre el volumen ventricular (la cantidad de fluido cerebroespinal en el cerebro). Sabían que este volumen aumenta con la edad porque normalmente está relacionado con el deterioro cerebral, pero ahora les sorprendió la rapidez con la que crece en la madurez de las personas.

Sin embargo, los autores señalan que su base de datos tiene límites porque, aunque intentaron reunir IRM de laboratorios de todo el mundo, la mayor parte son de personas blancas, ricas y universitarias. Por lo tanto, este trabajo sólo es el primer paso de muchos para que pueda ser útil a los médicos.

“Siempre es muy importante tener datos de referencia de la población general, como los tenemos, por ejemplo, para parámetros de crecimiento del cuerpo. Algunas tablas nos indican cuál debe ser el desarrollo de un individuo de acuerdo con la población a la que pertenece”, dice Violeta Gisselle López Huerta, del Instituto de Fisiología Celular. “En el caso del cerebro, hasta antes de este trabajo, no contábamos con gráficas de su desarrollo”.

Agrega que con esta investigación, en la que se utilizaron miles de imágenes del cerebro, se puede construir una base de datos confiable, con la cual se puedan distinguir individuos que están dentro del desarrollo normal de otros que no lo están.

A pesar de que en el trabajo se presentan datos muy generales, como el tamaño del cerebro, de la sustancia gris y de la sustancia blanca, “son muy importantes porque son indicativos de cómo se va desarrollando el cerebro y de cómo a determinada edad empieza a declinar”.

“Definitivamente, este banco de imágenes va a ser una herramienta muy útil para médicos y neurólogos, porque con estos datos de referencia se pueden diagnosticar mejor ciertas enfermedades psiquiátricas y del neurodesarrollo; por ejemplo, trastornos del espectro autista, déficit de atención e hiperactividad, esquizofrenia, desórdenes relacionados con un desarrollo atípico del cerebro y sus conexiones”, explica la académica universitaria.

Los autores midieron el grosor de la corteza cerebral, y en modelos animales se ha observado que en este tipo de trastornos hay cambios en ese grosor y en la composición de las neuronas de estas áreas.

“En el caso de los niños, si se observa que un infante no está dentro del desarrollo normal de la curva mostrada en el artículo, puede ser un indicio de que algo está mal y podríamos relacionarlo con algún trastorno del desarrollo”.

En cuanto a los años de la madurez, los trastornos o enfermedades neurológicas tienen que ver con la neurodegeneración. “Aunque en las etapas tardías de la vida hay una pérdida de neuronas, en enfermedades como el párkinson o el alzhéimer la pérdida de estas neuronas es muy acelerada”, explica la profesora López Huerta. “Si en una resonancia magnética se observa que el volumen cerebral se está reduciendo mucho más rápido de lo que se esperaba, tal vez estemos viendo alguna enfermedad neurodegenerativa”.

Los trastornos del neurodesarrollo empiezan a manifestarse en la niñez. Sin embargo, en el autismo el desarrollo del infante es normal; en el primero y el segundo año es un bebé normal, pero entre el segundo y el tercero empiezan a presentarse anomalías porque el niño ya está expuesto a interacciones sociales y comienza a desarrollar el lenguaje.

“En esa etapa, los médicos se dan cuenta del problema porque ya hay manifestaciones. Pero ahora, con este tipo de datos, que incluso son prenatales, por lo que pude leer, uno podría ver alteraciones en el volumen del cerebro de tal forma que se puedan hacer intervenciones más tempranas”.La esquizofrenia es otro caso similar, porque, aunque hay problemas en el cerebro desde muy temprano, en la mayor parte de los pacientes los síntomas fuertes se expresan en la adolescencia, etapa en la que hay crisis esquizofrénicas.

Base de datos pública

“La base de datos es pública; está abierta a quien quiera trabajar con el banco de imágenes. Yo la consulté simplemente entrando con el enlace. Es un esfuerzo colaborativo enorme, porque tomar imágenes de resonancia magnética es muy costoso; los estudios no son accesibles para todos, porque una hora en el resonador cuesta miles de pesos. Hacer investigación de este tipo es muy caro porque se requieren aparatos especializados que no están al alcance de todos”.

Lo autores del estudio contactaron a investigadores de todas partes del mundo que sabían que tenían IRM de sus diferentes trabajos. “Hay bases de datos de publicaciones en las que uno puede ver que cierto autor publicó un artículo sobre un tema particular y que tiene unas diez imágenes; que otro autor tiene unas veinte imágenes y otro tiene cincuenta”.

Los autores recopilaron toda esta información y la pusieron en un formato estándar, lo cual es muy importante porque para comparar estudios de diferentes personas es necesario que estén en un formato similar. Ellos hicieron precisamente este trabajo de análisis y extrajeron algunas características, dice la investigadora universitaria.

“Aunque no haya participado en el estudio, cualquier investigador puede consultar el banco de imágenes y explorar alguna característica que le interese. Por ejemplo, en mi laboratorio estudiamos los núcleos talámicos, que son los núcleos que permiten la entrada sensorial al cerebro. En ese banco de imágenes, yo podría estudiar cómo cambia a lo largo de la vida el volumen o la conectividad de estos núcleos o de esta área del cerebro en particular”.

“Creo que un siguiente paso será que se incorporen diferentes poblaciones para que no sean sólo caucásicos y también haya IRM de asiáticos, de latinoamericanos, etcétera, de manera que sea representativo de la población mundial y no sólo de un tipo. Por su genética, algunas poblaciones son más proclives a ciertas enfermedades, por lo que es muy importante que estén representadas en ese banco de imágenes”.

Aunque las gráficas todavía son preliminares, los autores del estudio esperan que a corto plazo puedan usarse como una herramienta cotidiana por los médicos clínicos.

“Este tipo de esfuerzos nos permiten tener acceso a datos que de otra manera no podríamos tener en países donde la inversión en ciencia no es la ideal”, finalizó la académica universitaria.

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