Ana Villalba i Víctor Borrell a l'Institut de Neurociencias (CSIC-UMH)
Una investigación internacional en la que ha participado el Instituto de Neurociencias,
centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad
Miguel Hernández, ha descubierto un mecanismo crucial y hasta ahora desconocido
que permite a la corteza cerebral plegarse formando surcos que aumentan su
superficie y le dan el aspecto “arrugado” característico de nuestra especie y otros
mamíferos, como los primates. El trabajo se publicó ayer, 4 de mayo, en la revista Cell.
A lo largo de la evolución, el cerebro ha ido creciendo, aunque limitado por la caja ósea
que le protege. Para seguir incrementando su tamaño, la corteza cerebral, la parte más
evolucionada del cerebro, donde residen las funciones superiores, ha tenido que
plegarse. De este modo contamos con una corteza cerebral con una superficie tres
veces mayor a la que tendría si fuera lisa, lo que implica más espacio donde llevar a
cabo funciones superiores como el pensamiento, la planificación, la percepción o las
acciones.
Sin embargo, el plegamiento de la corteza cerebral no se produce en todas las especies
de mamíferos. Está limitado a los que poseen un cerebro voluminoso, como ballenas,
delfines, perros, hurones y primates. Los ratones y ratas, por ejemplo, tienen un
cerebro liso. Estudiando las diferencias entre ambos tipos de cerebros, investigadores
de los Institutos Max Plank de Neurobiología de Múnich, y el Instituto de
Neurociencias de Alicante han encontrado unas proteínas cruciales para el plegado del
cerebro.
Durante el desarrollo del cerebro, las neuronas viajan desde el lugar donde nacen (en
las cercanías de los ventrículos, situados en el interior del cerebro) hasta la zona más
externa, la corteza, recorriendo grandes distancias. En animales con cerebro liso, como
los ratones, unas proteínas de adhesión de la superficie celular llamadas FLRT regulan
esas migraciones neuronales, proporcionando adhesión entre las células nerviosas,
que se alinean dando lugar a una superficie lisa.
Ratón doble mutante
En comparación con el cerebro de los ratones, en el de los humanos y otros
mamíferos, como los hurones, hay mucha menos cantidad de estas proteínas, por los
que los investigadores pensaron que debían tener un papel importante en el proceso
de plegado. Para averiguarlo crearon un ratón con una doble mutación, en el que
faltaban dos de estas proteínas FLTR (la 1 y la 3), y vieron que en ausencia de ellas se
desarrollaba una corteza cerebral con surcos parecidos a los del cerebro humano.
“Hasta ahora esto sólo se había logrado mediante manipulaciones puntuales, pero
nunca en una cepa de animales mutantes. Esto es muy importante porque nos permite
disponer, por fin, de una herramienta de trabajo muy robusta”, explica Víctor Borrell,
investigador del Instituto de Neurociencias (CSIC-Universidad Miguel Hernández), que
ha liderado al equipo español. El grupo de Borrell es líder mundial en este tipo de
investigaciones.
Según aclara Borrel, “este trabajo conjunto con Múnich ha permitido descubrir “un
nuevo mecanismo de formación de surcos en la corteza cerebral, relacionado con la
migración de neuronas. Este mecanismo es completamente distinto al que hasta ahora
se conocía para la formación de giros, descubierto por nuestro laboratorio y
relacionado con proliferación celular. Esta novedad obliga a plantearse que los giros y
surcos del cerebro se formarían mediante la combinación de múltiples mecanismos
simultáneamente”. Los giros o circunvoluciones cerebrales son las elevaciones de la
superficie del cerebro, mientras que los surcos son las hendiduras que separan las
circunvoluciones
Trastornos del neurodesarrollo
Además de la comprobación en hurones, los datos de transcriptómica en embriones
humanos de este estudio respaldan que sus resultados pueden ser extrapolables a
nuestra especie. Sin embargo aún se requieren más estudios, por lo que el laboratorio
de Víctor Borrell está empezando a trabajar con organoides cerebrales humanos, que
reproducen los primeros estadios del desarrollo de la corteza, para ver si logran inducir
su plegamiento al manipular estos genes FLRT y otros genes candidato que ya han
seleccionado.
Estos resultados proporcionan un punto de partida para otros estudios de plegamiento
normal y patológico del cerebro. En los seres humanos, este plegamiento de la corteza
empieza alrededor de la semana 20 de gestación y se completa cuando el niño tiene
alrededor de un año y medio. Sin embargo, en ocasiones el plegamiento no se produce
de forma correcta y da lugar a un grupo de enfermedades raras, denominadas
lisencefalias, que cursan con malformaciones de la corteza cerebral causadas
precisamente por un trastorno de la migración neuronal. Estas malformaciones van
acompañadas de epilepsia, trastornos motores y retraso cognitivo.
Según Borrell, “aunque nos gusta pensar que este hallazgo podría ayudar a corregir
estas enfermedades, de momento nos ayuda a comprenderlas y con ello a encontrar nuevas posibles causas genéticas, para en último lugar hacer diagnóstico genético. Es
importante destacar que en el 60-70% de los niños con malformaciones del
neurodesarrollo se desconoce la causa genética que las produce. Y ese
desconocimiento es un vacío terrible para los padres”. De ahí que otro de los
proyectos del laboratorio de Borrell sea empezar a hacer cribado en pacientes con
malformaciones buscando mutaciones en genes que participan en este proceso, ya
sean FLRT u otras.
Daniel del Toro, Tobias Ruff, Erik Cederfjäll, Ana Villalba, Gönül Seyit-Bremer, Víctor Borrell y
Rüdiger Klein. Regulation of Cerebral Cortex Folding by Controlling Neuronal Migration
via FLRT Adhesion Molecules. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.04.012

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