Cada región ocupa su lugar en el cerebro, pero aún no está claro por qué las regiones del cerebro están ubicadas donde están. Ahora, los científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas y del Centro de Investigación Jülich han definido dos ejes principales a lo largo de los cuales se organizan genéticamente las regiones cerebrales, que se extienden de la parte posterior a la anterior e inferior a la superior del cerebro. Estos ejes están formados principalmente por genes y evolución. Conocer mejor estos principios ayuda a comprender mejor la función de una región y el pasado evolutivo, así como a la arquitectura del cerebro en su conjunto, preparando el escenario para nuestros pensamientos y sentimientos.
Tal como la ubicación de un país en la tierra nos dice mucho sobre su clima, sus vecinos y los recursos que podrían encontrarse allí, la ubicación de cada una de las regiones del cerebro también determina qué tipo de función cumple y las funciones que cumplen las áreas vecinas.
Cada red está ubicada en un lugar determinado, lo que determina su función y la de sus vecinos, pero también la complejidad de la función que se produce allí. Sin embargo, las reglas que describen las relaciones que las diferentes regiones del cerebro tienen entre sí no se entendían bien hasta ahora.
Científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas y del Centro de Investigación Jülich, junto con un equipo internacional de colaboradores, han descifrado dos ejes a lo largo de los cuales se organiza el cerebro humano. Se encontró que estos ejes están determinados principalmente por factores genéticos.
Un eje se extiende desde la parte posterior (espalda) hasta la parte frontal de la corteza. Esto refleja una jerarquía funcional desde capacidades básicas como la visión y el movimiento hasta habilidades abstractas y altamente complejas como la cognición, la memoria y las habilidades sociales. Un segundo eje va desde la parte dorsal (superior) a la ventral (inferior) de la corteza. Mientras que el sistema ventral se ha asociado con funciones que asignan significado y motivación, el sistema dorsal puede relacionarse con el espacio, el tiempo y el movimiento.
Ante esta evidencia, los científicos han observado que, esta disposición vertical se alinea con la hipótesis de origen dual sostenida durante mucho tiempo. Según esta hipótesis, la corteza cerebral se desarrolló a partir de dos orígenes diferentes, la amígdala y la corteza olfativa por un lado y el hipocampo por otro. De estos orígenes surgieron dos líneas diferentes de desarrollo cortical, que reflejan ondas de áreas menos a más diferenciadas que comienzan en cada origen. Tales distinciones entre las áreas ventral y dorsal se han encontrado en varios mamíferos, como primates, gatos y ratas no humanos. Los científicos ahora han proporcionado evidencia de ello para toda la corteza humana.
Esta organización de dos ejes, a su vez, está determinada en gran medida por la relación genética entre las regiones del cerebro. Esto significa que la asociación entre la estructura de dos regiones del cerebro está impulsada por efectos genéticos compartidos. Además, se han encontrado ejes similares en los cerebros de los monos macacos, lo que indica que estos ejes se conservan a través de la evolución de los primates. Sin embargo, señalaron los investigadores, durante este proceso y al mismo tiempo, incluso si los genes y la evolución dan forma a la organización de la estructura del cerebro, no debemos olvidar que el medio ambiente también juega un papel crucial en la configuración de nuestros cerebros y mentes. Aunque este estudio se ha enfocado específicamente en estos efectos genéticos, otro trabajo del equipo de investigación ha demostrado que el entrenamiento conductual también puede alterar la estructura del cerebro. Ante tal constatación, se planean más estudios para comprender cómo interactúan estos dos factores que dan forma a la estructura del cerebro.
Los científicos consideran que comprender los ejes principales de la organización del cerebro es como tener una brújula que puede ayudar a navegar mejor en el cerebro. Todo esto llevaría a comprender mejor la evolución y función de regiones específicas y evaluar mejor el impacto de los trastornos cerebrales. Así, por ejemplo, trabajos anteriores han demostrado que los ejes organizativos difieren entre individuos con trastorno del espectro autista y controles sanos.
Para esta investigación los científicos estudiaron la organización de la estructura del cerebro utilizando un enfoque de varios niveles. Primero, utilizaron los datos de gemelos monocigóticos y dicigóticos, así como de personas no relacionadas, para modelar qué parte de la organización del cerebro está determinada genéticamente. Midieron cómo el grosor de la corteza se correlacionó en un grupo de individuos, lo que proporcionó información sobre la relación estructural y de desarrollo entre diferentes regiones del cerebro. Si, por ejemplo, ciertas relaciones fueran más fuertes en gemelos monocigóticos que en otros hermanos, esto probablemente se deba a factores genéticos. Usando la información genética de las relaciones entre diferentes regiones del cerebro, calcularon los ejes principales a lo largo de los cuales se organizan estructuras cerebrales genéticamente similares. También compararon la organización del cerebro en humanos con la de monos macacos. Al encontrar ejes similares en estos animales, concluyeron que esta organización se conserva a lo largo de la evolución de los primates.
Este trabajo fue liderado por Sofie Valk, del Instituto Max Planck y Centro de Investigación Jülich.
Con información del Instituto Max Planck.