Un nuevo estudio investigó las diferencias y similitudes de las células en la corteza prefrontal, la región más frontal del cerebro, un área que juega un papel central en las funciones cognitivas superiores, entre humanos y primates no humanos como chimpancés, macacos Rhesus y titíes. .
Un nuevo estudio revela que los cerebros de humanos y primates no humanos pueden ser notablemente similares, a pesar de las diferencias físicas muy distintas entre ellos. Y, sin embargo, los cambios más pequeños pueden marcar grandes diferencias en los trastornos psiquiátricos y del desarrollo.
Comprender las diferencias moleculares que distinguen al cerebro humano puede ayudar a los científicos a investigar las alteraciones en su desarrollo. Un nuevo estudio investiga las diferencias y similitudes de las células en la corteza prefrontal, la región más frontal del cerebro, un área que juega un papel central en las funciones cognitivas superiores, entre humanos y primates no humanos como chimpancés, macacos Rhesus y titíes. . Publicado recientemente en la revista Cienciasel estudio fue realizado por un equipo de investigadores, incluido el profesor de neurociencia de la Universidad de Wisconsin-Madison, Andre Sousa.
Las diferencias celulares entre estas especies pueden iluminar los pasos en su evolución y cómo esas diferencias pueden estar implicadas en trastornos, como el autismo y las discapacidades intelectuales, que se observan en los humanos. Sousa, quien estudia la biología del desarrollo del cerebro en el Centro Waisman de la UW-Madison, decidió comenzar estudiando y categorizando las células en la corteza prefrontal en colaboración con el Universidad de Yale laboratorio donde trabajó como investigador postdoctoral.
Los investigadores analizaron material genético de células en la corteza prefrontal (el área sombreada en cada cerebro) de cuatro primates estrechamente relacionados para caracterizar diferencias sutiles en el tipo de célula y la genética. Universidad de Wisconsin-Madison
“Estamos perfilando la corteza prefrontal dorsolateral porque es particularmente interesante. Esta área cortical solo existe en primates. No existe en otras especies”, dice Sousa. “Se ha asociado con varias funciones relevantes en términos de alta cognición, como la memoria de trabajo. También ha sido implicado en varios trastornos neuropsiquiátricos. Entonces, decidimos hacer este estudio para comprender qué es lo que hace único a los humanos en esta región del cerebro”.
Sousa y su laboratorio recolectaron información genética de más de 600 000 células de la corteza prefrontal de muestras de tejido de humanos, chimpancés, macacos y titíes. Analizaron esos datos para categorizar las células en tipos y determinar las diferencias en células similares entre especies. Como era de esperar, la gran mayoría de las células eran bastante comparables.
“La mayoría de las células son en realidad muy similares porque estas especies son relativamente cercanas evolutivamente”, dice Sousa.
André Sousa. Crédito: Foto de Andy Manis
Sousa y sus colaboradores encontraron cinco tipos de células en la corteza prefrontal que no estaban presentes en las cuatro especies. También encontraron diferencias en la abundancia de ciertos tipos de células, así como diversidad entre poblaciones de células similares entre especies. Al comparar un chimpancé con un humano, las diferencias parecen enormes, desde su apariencia física hasta las capacidades de sus cerebros. Pero a nivel celular y genético, al menos en la corteza prefrontal, las similitudes son muchas y las diferencias escasas.
“Nuestro laboratorio realmente quiere saber qué es lo que hace único al cerebro humano. Obviamente, según este estudio y nuestro trabajo anterior, la mayor parte es en realidad lo mismo, al menos entre los primates”, dice Sousa.
Las ligeras diferencias que encontraron los investigadores pueden ser el comienzo de la determinación de algunos de esos factores únicos, y esa información podría conducir a revelaciones sobre el desarrollo y los trastornos del desarrollo a nivel molecular.
“Queremos saber qué sucedió después de la división evolutiva entre humanos y otros primates”, dice Sousa. “La idea es que tienes una mutación en un gen o en varios genes y esos genes ahora tienen funciones ligeramente diferentes. Pero si estos genes son relevantes para el desarrollo del cerebro, por ejemplo, cuántas células se producen o cómo se conectan las células con otras células, ¿cómo afecta el circuito neuronal y sus propiedades fisiológicas? Queremos entender cómo estas diferencias conducen a diferencias en el cerebro y luego a diferencias que podemos observar en los adultos”.
Las observaciones del estudio se realizaron en los cerebros de adultos, después de que se completó gran parte del desarrollo. Esto significa que las diferencias pueden estar ocurriendo durante el desarrollo del cerebro. Entonces, el próximo paso de los investigadores es estudiar muestras de cerebros en desarrollo y extender su área de investigación más allá de la corteza prefrontal para encontrar potencialmente dónde y cuándo se originan estas diferencias. La esperanza es que esta información conduzca a una base más sólida para apoyar la investigación de los trastornos del desarrollo.
“Somos capaces de hacer cosas extraordinarias, ¿verdad? Estamos estudiando la vida misma, el universo y mucho más. Y esto es realmente único cuando miras a tu alrededor”, dice Sousa, cuyo equipo incluía a los estudiantes graduados Ryan Risgaards y Zachary Gomez-Sanchez, la pasante de investigación Danielle Schmidt y los estudiantes universitarios Ashwin Debnath y Cade Hottman. “Si tenemos estas habilidades únicas, tiene que ser algo en el cerebro, ¿verdad? Hay algo en el cerebro que nos permite hacer todo eso y estamos realmente interesados en saber qué es”.
Para más información sobre esta investigación, consulte Nuevas pistas sobre lo que hace que el cerebro humano sea diferente.
Referencia: “Evolución molecular y celular de la corteza prefrontal dorsolateral de primates” por Shaojie Ma, Mario Skarica, Qian Li, Chuan Xu, Ryan D. Risgaard, Andrew TN Tebbenkamp, Xoel Mato-Blanco, Rothem Kovner, Željka Krsnik, Xabier de Martin , Victor Luria , Xavier Marti-Perez , Dan Liang , Amir Karger , Danielle K. Schmidt , Zachary Gomez-Sanchez , Cai Qi , Kevin T. Gobeske , Sirisha Pochareddy , Ashwin Debnath , Cade J. Hottman , Joshua Spurrier , Leon Teo Anthony G. Boghdadi, Jihane Homman-Ludiye, John J. Ely, Stephen W. Daadi, Da Mi, Marcel Daadi, Oscar Marin, Patrick R. Hof, Mladen-Roko Rasin, James Bourne, Chet C. Sherwood, Gabriel Santpere , Matthew J. Girgenti, Stephen M. Strittmatter, Andre MM Sousa y Nenad Sestan, 25 de agosto de Ciencias.
DOI: 10.1126/ciencia.abo7257
