Investigadores describen sutiles diferencias en el cerebro de primates y humanos

Si bien las diferencias físicas entre humanos y primates no humanos son bastante diferentes, un nuevo estudio revela que sus cerebros pueden ser notablemente similares. Sin embargo, los cambios más pequeños pueden marcar diferencias significativas en los trastornos del desarrollo y los trastornos mentales.

Comprender las diferencias moleculares que hacen que el cerebro humano sea único puede ayudar a los investigadores a estudiar los trastornos en su desarrollo. Recientemente se publicó un nuevo estudio en la revista Ciencias Por un equipo que incluye a Andre Souza, profesor de neurociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison, que analiza las diferencias y similitudes entre las células en la corteza prefrontal; La región frontal del cerebro, la región que juega un papel central en las funciones cognitivas superiores -; Entre humanos y primates no humanos como chimpancés, macacos rhesus y titíes.

Las diferencias celulares entre estas especies pueden explicar los pasos en su desarrollo y cómo estas diferencias pueden estar implicadas en trastornos, como el autismo y las discapacidades intelectuales, que se observan en los humanos. Souza, quien estudia biología evolutiva del cerebro en el Centro Weizmann de la Universidad de Washington-Madison, decidió comenzar a estudiar y clasificar células en la corteza prefrontal en asociación con el laboratorio de la Universidad de Yale, donde trabajó como investigador postdoctoral.

Perfilamos la corteza prefrontal dorsolateral porque son particularmente interesantes. Esta región cortical solo está presente en primates. No se encuentra en otras especies. Se ha asociado con muchas funciones relacionadas en términos de cognición superior, como la memoria de trabajo. También está implicado en muchos trastornos neuropsiquiátricos. Por lo tanto, decidimos realizar este estudio para comprender qué distingue a los humanos en esta región del cerebro”.

Andre Souza, profesor de neurociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison

Souza 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 monos. Analizaron esos datos para categorizar las células en tipos e identificar diferencias en células similares entre especies. Como era de esperar, la gran mayoría de las células eran algo comparables.

«La mayoría de las células son en realidad muy similares porque estos tipos son relativamente similares desde el punto de vista evolutivo», dice Souza.

Souza y sus colaboradores encontraron cinco tipos de células en la corteza prefrontal que no estaban presentes en los cuatro tipos. También encontraron diferencias en la abundancia de ciertos tipos de células, así como la diversidad entre grupos de células similares en todas las especies. Al comparar chimpancés con humanos, 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 pocas.

«Nuestro laboratorio realmente quiere descubrir qué es único en el cerebro humano –dice Souza–. Está claro a partir de este estudio y de nuestro trabajo anterior, que la mayor parte es realmente similar, al menos entre los primates».

Las diferencias sutiles que encontraron los investigadores pueden ser el comienzo de la identificación de algunos de estos factores únicos, y esta información podría conducir a descubrimientos sobre los trastornos del crecimiento y el desarrollo a nivel molecular.

“Queremos saber qué sucedió después de la división evolutiva entre humanos y otros primates”, dice Souza. «La idea es que tienes una mutación en uno o varios genes y que esos genes ahora tienen funciones ligeramente diferentes. Pero si esos genes son relevantes para el desarrollo del cerebro, por ejemplo, cuántas células se están produciendo o cómo se producen las células que se conectan a otras células ¿Cómo afectan los circuitos neuronales 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 cerebros adultos después de que se había completado gran parte del desarrollo. Esto significa que pueden ocurrir diferencias durante el desarrollo del cerebro. Entonces, el próximo paso de los investigadores es estudiar muestras de cerebros en desarrollo y extender su campo de investigación más allá de la corteza prefrontal para encontrar dónde y cuándo surgen estas diferencias. La esperanza es que esta información conduzca a una base más sólida para ubicar la investigación de los trastornos del desarrollo en la parte superior.

«Somos capaces de hacer cosas extraordinarias, ¿verdad? Estudiamos la vida misma, el universo y mucho más. Es realmente único cuando miras a tu alrededor», dijo Souza, cuyo equipo incluía a los estudiantes graduados Ryan Reisgards y Zachary Gomez-Sanchez. , la pasante de investigación Danielle Schmidt y los estudiantes universitarios Ashwin Depnath y Kidd Hotman. «Si tenemos estas habilidades únicas, debe haber algo en el cerebro, ¿verdad? Hay algo en el cerebro que nos permite hacer todo eso y estamos realmente interesados ​​en saber qué es».