Un embrión de ratón de 9,5 días. La parte frontal del cerebro es azul y la posterior es roja, extendiéndose hacia la médula espinal. Nuestro cerebro puede ser un híbrido de dos sistemas nerviosos antiguos empaquetados juntos hace cientos de millones de años. Esto se basa en el hallazgo de que las regiones frontal y posterior del cerebro en las personas y varias otras especies se desarrollan a partir de dos tipos celulares distintos en los embriones, en lugar de compartir el mismo origen de desarrollo, como se pensaba anteriormente.

"Nuestra investigación sugiere que la evolución tomó dos sistemas neurales existentes y los empujó juntos espacialmente", dice Kyle Loh de la Universidad de Stanford. Loh y sus colegas estudiaron las etapas tempranas del desarrollo del embrión de ratón y descubrieron que su cerebro se desarrolla a partir de dos tipos de células progenitoras tempranas. Un tipo expresa un gen llamado OTX2 y se convierte en las neuronas que se encuentran en la parte frontal del cerebro. El otro expresa un gen llamado GBX2 y se convierte en las neuronas de la parte posterior del cerebro.

Los investigadores luego realizaron experimentos usando células humanas en una placa de cultivo y descubrieron que las neuronas del rombencéfalo y las del prosencéfalo y mesencéfalo también se desarrollan a partir de células progenitoras diferentes. "Hemos demostrado por primera vez que la parte frontal del cerebro surge de una célula progenitora totalmente diferente a la de la parte posterior del cerebro", dice Loh. Esto explica por qué ha sido tan difícil cultivar tejido de rombencéfalo humano en el laboratorio.

Armados con este conocimiento, el equipo pudo cultivar por primera vez neuronas motoras funcionales del rombencéfalo humano en una placa de cultivo. El rombencéfalo coordina procesos fundamentales para el sustento de la vida, como la respiración, el sueño, la alimentación y el latido del corazón, mientras que el prosencéfalo es el centro del pensamiento de nivel superior. Afecciones como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal causan dificultades para hablar y tragar porque afectan el rombencéfalo. Ahora que es más fácil cultivar neuronas del rombencéfalo humano en una placa de cultivo, debería ayudar a la investigación de la ELA y la atrofia muscular espinal, y permitirnos investigar los mecanismos precisos de cómo funcionan en las personas fármacos GLP-1 como Ozempic y Wegovy, dice Loh.

Los investigadores también estudiaron embriones en etapa temprana de pollos, peces cebra y gusanos bellota, y descubrieron que sus sistemas nerviosos también derivan de dos tipos diferentes de células progenitoras. Esto sugiere que nuestro sistema cerebral de doble origen compartido surgió hace al menos 550 millones de años. Pero las medusas, de las que nos separamos hace unos 600 a 700 millones de años, tienen dos sistemas nerviosos separados. Estos pueden haberse unido en nuestros ancestros lejanos porque mejoraba su capacidad de procesamiento general, dice Loh. "Se obtiene una comunicación más eficiente cuando las cosas están más cerca", dice. Tener nuestros cerebros desarrollándose a lo largo de dos vías separadas también podría haber facilitado la evolución del pensamiento complejo, dice Loh. Mientras el rombencéfalo se encargaba de todas las funciones básicas para mantenernos vivos, "la evolución podía jugar con el prosencéfalo, cometer errores y dar lugar a todas las cosas sofisticadas como la memoria y la creatividad", dice.

Entidades clave: Empresas: Universidad de Stanford | Personas: Kyle Loh | Ubicaciones: Universidad de Stanford