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Una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard ha desvelado un modelo de replicación de pliegues cerebrales que podría ayudar a los científicos a comprender mejor el funcionamiento interno del cerebro. Mediante la replicación 3D de los pliegues cerebrales humanos, el equipo de investigación demostró que, si bien existen múltiples procesos moleculares que determinan los eventos celulares, la causa real de los pliegues cerebrales es esencialmente una inestabilidad mecánica relacionada con el pandeo.
Los investigadores crearon un modelo de gel, una réplica tridimensional de un cerebro fetal liso mediante resonancia magnética. La superficie del modelo se recubrió con una capa de gel elastómero, que actuó como un análogo de la corteza. Para imitar la expansión cortical, el cerebro modelo se sumergió en un disolvente que se absorbió en la capa más externa, lo que provocó una hinchazón en relación con las regiones más profundas del cerebro de gel. A los pocos minutos de inmersión en el disolvente líquido, la compresión dio lugar a la formación de pliegues en el modelo, similares en forma y tamaño a los pliegues cerebrales reales.
Incluso los investigadores quedaron impresionados con las similitudes entre el cerebro de gel y el cerebro humano real. Jun Chung, investigador postdoctoral y coautor principal del artículo, comentó: «Cuando coloqué el modelo en el disolvente, sabía que debía haber plegamiento, pero nunca esperé un patrón tan similar al del cerebro humano». Continuó diciendo: «Parece un cerebro humano real»
La relevancia y la clave de estas similitudes residen en la forma única del cerebro humano. Chung afirma: «La geometría del cerebro es fundamental porque sirve para orientar los pliegues en ciertas direcciones». Chung afirma que su modelo, que a gran escala geométrica es idéntico a un cerebro humano real, tenía la misma curvatura, lo que condujo a la formación de pliegues que se asemejaban mucho a los de un cerebro fetal real.
Hay muchas maneras de explicar los pliegues del cerebro humano desde una perspectiva evolutiva. Por ejemplo, antes se creía que los cerebros plegados eran resultado de la evolución de la corteza cerebral para acomodarse a un volumen pequeño, con el beneficio de reducir la longitud del cableado neuronal y, por lo tanto, mejorar la función cognitiva.
Lo que antes no se explicaba era cómo se pliega el cerebro. A lo largo de muchos años de estudio, se han propuesto numerosas hipótesis. Sin embargo, ninguno de estos avances se ha utilizado directamente para generar predicciones comprobables. Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, en colaboración con científicos de Francia y Finlandia, han demostrado que la causa principal de los pliegues cerebrales es el resultado de una simple inestabilidad mecánica, probablemente causada por el pandeo.
El cerebro no será exactamente igual en todos los humanos, pero todos deberían presentar los mismos pliegues principales, lo cual indica buena salud. Esta investigación muestra que si la geometría global del cerebro se altera, o si una parte no madura o crece adecuadamente, los pliegues principales podrían no estar presentes donde deberían, lo que puede provocar disfunción cerebral. Este estudio ayuda a los científicos a comprender mejor los pliegues cerebrales, lo que podría ayudar a desentrañar el funcionamiento interno del cerebro humano y, en última instancia, explicar algunos trastornos cerebrales.
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. (1 de febrero de 2016). Una nueva investigación reproduce en 3D un cerebro humano plegable: Un estudio corrobora un mecanismo simple que explica cómo se pliega el cerebro humano. ScienceDaily. Consultado el 2 de febrero de 2016 en www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm
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