Descubren cómo el sexo moldea el cerebro antes de nacer

Durante décadas, los neurocientíficos han intentado responder a una pregunta aparentemente sencilla: ¿cómo surge la enorme diversidad de neuronas que forman un cerebro? Si tenemos en cuenta que estamos hablando de, al menos, 5.000 tipos distintos de células nerviosas, la pregunta más que lógica, resulta importante para comprender nuestro cerebro, su origen y hasta su futuro.

Todos los cerebros (desde el de Einstein hasta el de una mosca de la fruta) contienen miles o millones de células nerviosas con funciones distintas: el humano llega a las 86.000 millones. Algunas detectan olores, otras controlan el movimiento y otras participan en comportamientos complejos como el aprendizaje o la reproducción. Sin embargo, todas ellas nacen a partir de un número limitado de células madre durante el desarrollo.

Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Oxford sugiere que la clave para entender esa diversidad está escrita en el propio origen de las neuronas. Publicado en Cell, el estudio señala que el cerebro adulto conserva una especie de registro molecular de cómo se construyó durante el desarrollo, una huella genética que ayuda a explicar por qué cada neurona es diferente.

Para llegar a esta conclusión, un equipo liderado por Stephen Goodwin analizó el cerebro de la pequeña pero famosa mosca de laboratorio Drosophila melanogaster. Aunque pueda parecer un organismo simple, esta especie se ha convertido en uno de los modelos más importantes para estudiar la genética y el funcionamiento del sistema nervioso.

El análisis combinó datos obtenidos mediante secuenciación de ARN de célula única, una técnica que permite saber qué genes están activos en cada neurona. Eso les permitió, primero, obtener información genética de prácticamente cada neurona individual del cerebro central del insecto, y luego remontarse al origen de cada una de ellas y crear el primer atlas molecular de alta resolución del cerebro adulto de esta mosca.

El resultado reveló un panorama inesperado. La diversidad genética de las neuronas era mucho mayor de lo que se pensaba. De hecho, algunos tipos celulares parecen estar representados por una sola neurona en cada hemisferio del cerebro. Este hallazgo sugiere que la identidad de una neurona no puede definirse únicamente por su forma o su posición en el circuito cerebral. También está determinada por su perfil molecular: el conjunto de genes que expresa.

Según el estudio, estas dos dimensiones (la estructura anatómica y la identidad genética) funcionan como dos ejes complementarios para clasificar las neuronas. “Ahora podemos ver que la diversidad neuronal, y por tanto la diversidad de comportamientos, surge de una lógica relativamente simple basada en el linaje celular, el momento en que nacen las neuronas y cómo se diferencian”, explica Goodwin. Pero hay más.

Un segundo estudio, también publicado en Cell por los mismos autores, analiza cómo este mismo programa de desarrollo se utiliza para generar diferencias entre cerebros masculinos y femeninos. Durante mucho tiempo se pensó que los comportamientos específicos de cada sexo podían depender de circuitos neuronales completamente distintos. Sin embargo, los resultados obtenidos por el equipo de Goodwin sugieren algo diferente: machos y hembras utilizan el mismo plano de desarrollo, pero lo modifican ligeramente.

El estudio muestra que muchas de las diferencias entre ambos cerebros surgen porque ciertas neuronas sobreviven o desaparecen selectivamente dentro de los mismos linajes celulares. Las neuronas asociadas a comportamientos más típicos de las hembras tienden a generarse en etapas tempranas del desarrollo, mientras que las que predominan en los machos aparecen más tarde. Es decir, el sexo no crea circuitos nuevos desde cero, sino que aprovecha distintas ventanas temporales del desarrollo para moldear el cerebro.

De acuerdo con Erin Allen, coautora del estudio, este mecanismo tiene una ventaja evolutiva evidente: permite generar nuevos comportamientos sin necesidad de rediseñar completamente el sistema nervioso. “Esto demuestra cómo la evolución puede crear nuevas capacidades conductuales sin reconstruir el cerebro desde cero – concluye Allen -. El sexo no reinventa el cableado; modifica cuándo y qué neuronas persisten”.

Comprender esa relación entre desarrollo, identidad molecular y estructura del cerebro es uno de los grandes desafíos de la neurociencia moderna. Los nuevos atlas creados por el equipo de Oxford podrían convertirse en una herramienta clave para abordarlo. De hecho, los autores han publicadolos datos a disposición de la comunidad científica en una plataforma interactiva que permite explorar los distintos tipos de neuronas y sus perfiles genéticos.