Neurociencias

Un estudio de neuroimagen que involucra a mujeres con niveles elevados de neuroticismo reveló que la red de modo predeterminado del cerebro se vuelve más activa después de recibir críticas, pero no después de escuchar elogios, en comparación con los cerebros de mujeres con niveles promedio de neuroticismo. Este aumento de actividad, especialmente en la corteza prefrontal medial y el lóbulo parietal inferior, puede indicar una tendencia hacia la rumiación. El estudio fue publicado en la revista Social Cognitive and Affective Neuroscience.

La red de modo predeterminado es una red de regiones cerebrales que está activa cuando la mente está en reposo y no se centra en el mundo exterior. Está asociada con procesos internos como la cognición espontánea, divagaciones mentales, pensar en uno mismo en el pasado y el futuro, y en las relaciones con los demás. Su actividad también puede ser indicativa de la rumiación, la tendencia a reflexionar repetidamente sobre pensamientos o problemas angustiantes. La rumiación puede llevar a un pensamiento excesivo y a una concentración prolongada en emociones negativas. Puede predecir el inicio o empeorar los síntomas de trastornos mentales como la depresión, la ansiedad, el trastorno de estrés postraumático o los trastornos alimentarios.

Además, la red de modo predeterminado desempeña un papel crucial en diversas funciones cognitivas, como la consolidación de la memoria, el procesamiento social y la construcción de un sentido del yo. La desregulación de la red de modo predeterminado ha sido vinculada con diversas condiciones neurológicas y psiquiátricas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, la depresión y el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH). Esta red abarca principalmente la corteza prefrontal medial, la corteza cingulada posterior, el precúneo y partes de las regiones de la corteza parietal del cerebro.

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La investigación

La autora del estudio, Tina Chou, y sus colegas deseaban investigar si los patrones de activación de la red de modo predeterminado difieren entre individuos con un riesgo elevado de desarrollar depresión, pero que aún no la han desarrollado. Se seleccionaron mujeres con niveles elevados de neuroticismo para representar a este grupo. El neuroticismo es un rasgo de personalidad que refleja la tendencia de un individuo a experimentar emociones negativas como ansiedad, miedo y tristeza. Las personas con un alto nivel de neuroticismo son más propensas a la inestabilidad emocional, cambios de humor y una sensibilidad aumentada a los factores estresantes.

El estudio incluyó a 25 mujeres con niveles elevados de neuroticismo, ubicándolas en el 20% superior para este rasgo, y a 28 mujeres con niveles promedio de neuroticismo. Ninguna de las participantes tenía antecedentes de trastornos del estado de ánimo o ansiedad ni estaba utilizando medicamentos psicotrópicos. Su edad promedio era de 20-21 años y tenían aproximadamente 14 años de educación en promedio.

Las participantes se sometieron a evaluaciones de neuroticismo (utilizando el NEO-FFI) y rumiación (utilizando la Escala de Respuestas Ruminativas del Cuestionario de Estilos de Respuesta). También participaron en sesiones de imágenes por resonancia magnética funcional. Durante estas sesiones, escucharon una serie de comentarios derivados de observaciones hechas por madres de individuos con depresión y trastorno límite de la personalidad, adaptados para el estudio. Estos comentarios, con una duración de 30 segundos cada uno, consistían en una mezcla de críticas y elogios.

Ejemplos de comentarios críticos incluyeron frases como «una de las cosas que me molesta de ti es que no eres muy considerada con otras personas. A veces puedes ser muy egocéntrica… Todo se trata de ti y de lo que necesitas». Los comentarios elogiosos incluyeron frases como «una de las cosas que realmente me gusta de ti es tu sentido del humor. No es que siempre estés contando chistes ni nada por el estilo, pero puedes ser realmente divertida.» Los investigadores instruyeron a las participantes a imaginar que esos comentarios les eran dirigidos por alguien muy importante en sus vidas.

Resultados

Los resultados mostraron que las participantes con niveles elevados de neuroticismo (es decir, con un riesgo aumentado de depresión) mostraron una mayor actividad en dos regiones de la red de modo predeterminado en comparación con las mujeres con niveles promedio de neuroticismo. Estas áreas fueron la corteza prefrontal medial y el lóbulo parietal inferior. Cuando escuchaban elogios, las redes de modo predeterminado de los participantes de ambos grupos reaccionaban de manera similar. Además, la activación en el lóbulo parietal inferior izquierdo se asoció con la rumiación en el grupo de alto neuroticismo, pero no en el grupo de neuroticismo promedio.

«En general, nuestros resultados sugieren que las personas en riesgo de depresión pueden utilizar una red cerebral auto-referencial al procesar preferentemente información negativa en lugar de positiva. Este tipo de procesamiento sesgado está asociado con pensamientos rumiativos y puede reflejar una vulnerabilidad neurocognitiva subyacente para la depresión posterior. Tratamientos futuros dirigidos a la corteza prefrontal medial o al lóbulo parietal inferior podrían servir como intervenciones preventivas para individuos en riesgo de depresión», concluyeron los autores del estudio.

El estudio arroja luz sobre las diferencias en las respuestas cerebrales de individuos con niveles elevados y promedio de neuroticismo. Sin embargo, cabe destacar que el neuroticismo no es el único factor de riesgo de la depresión. Los miembros del grupo de control podrían haber tenido otros factores de riesgo de depresión que no fueron evaluados. Además, las muestras del estudio eran pequeñas y consistían únicamente en mujeres jóvenes adultas. Los resultados en otros grupos demográficos y muestras más diversas podrían no ser los mismos.

Referencia: Tina Chou, Thilo Deckersbach, Darin D Dougherty, Jill M Hooley, The default mode network and rumination in individuals at risk for depression, Social Cognitive and Affective Neuroscience, Volume 18, Issue 1, 2023, nsad032, https://doi.org/10.1093/scan/nsad032

El cerebro, esa intrincada red de casi cien mil millones de neuronas y otro tanto de células no neuronales –astrocitos y oligodendrocitos, entre otros–, ha cautivado y desafiado a la comunidad científica durante siglos. 

Para entender cómo los circuitos neuronales permiten que nos emocionemos con el olor de un perfume, sintamos empatía o mostremos comportamientos complejos como la creatividad o la toma de decisiones éticas, primero debemos comprender la estructura y la función de los diferentes tipos de células cerebrales y su relación. 

Claro que, como podrán imaginar, identificar tantos miles de millones de células cerebrales es todo un reto científico y tecnológico, más aún si queremos caracterizar cada tipo de célula en particular. Pues bien, este monumental esfuerzo se acaba de llevar a cabo con éxito.

Al fin un censo de las células cerebrales

Para poder hacer realidad un proyecto tan ambicioso, en 2017 se creó la red de investigación para el censo de células cerebrales, llamada BICCN (por sus siglas en inglés). Esta red engloba a más de treinta laboratorios de diversas disciplinas. Su objetivo es identificar, caracterizar y mapear cada tipo de célula del cerebro en humanos, primates no humanos y ratones.

Los estudios de la BICCN, gracias al empleo de las tecnologías más avanzadas que hasta ahora solo se aplicaban a modelos animales, han dado sus primeros frutos: han revelado la composición celular detallada del cerebro humano, tanto adulto como durante su desarrollo. Los hallazgos se detallan en una serie de veinticuatro artículos científicos, en su mayoría publicados en las prestigiosas revistas Science y Science advances. 

Y lo han hecho en tres diferentes niveles de estudio: el transcripcional, que nos indica la función de las células a través de la expresión de sus genes; el epigenético, que nos revela cómo se activan o desactivan estos genes por la edad y por factores ambientales; y el nivel funcional, que se refiere, por ejemplo, a si las neuronas excitan o inhiben a otras neuronas.

La integración de estos resultados muestra que, como cabía esperar, además de la variación entre regiones cerebrales, también la hay entre los cerebros de cada persona. Es decir, no existe un único prototipo de cerebro humano, sino un amplio rango genético y de respuesta al ambiente, tanto en individuos sanos como en diferentes estados de enfermedad.

Dos atlas y dos análisis comparativos

La enorme y compleja investigación a nivel de análisis de células individuales ha proporcionado resultados interesantísimos. En primer lugar se han generado dos atlas: uno de células individuales del cerebro humano adulto, y otro de células individuales de primates no humanos también adultos (macacosy titíes).

Asimismo, se han presentado dos análisis comparativos, uno de células individuales entre cerebros humanos y de primates no humanos, y otro entre células individuales durante el desarrollo del cerebro tanto en humanos como en primates no humanos. 

Finalmente, se han analizado y modelizado la función y la distribución de los tipos celulares neuronales humanos y su comparación con los de ratón. Como dirían en mi tierra: “Casi ná”.

Descripción detallada de más de tres millones de células

Entre los resultados más importantes destaca la descripción detallada de más de tres millones de células cerebrales a nivel individual (entre las que se incluyeron más de dos millones de neuronas) de casi cien zonas diferentes del cerebro humano adulto. 

Los hallazgos indican que el cerebro no es nada homogéneo. Aunque todas las células del cerebro comparten el mismo ADN, cada una de ellas usa diferentes genes en distintas cantidades. Eso da lugar a un nivel de diversidad y especialización celular absolutamente asombroso. Cada área cerebral contiene un conjunto específico de tipos de células y en diferentes estados funcionales. Además de ayudarnos a entender cómo funciona el cerebro, conocerlos será de una gran utilidad clínica en relación con enfermedades cuya alteración cerebral puede ser diferente según la persona que lo sufra, como los tumores cerebrales, la epilepsia o la esclerosis múltiple, por citar algunas.

Curiosamente, las neuronas más singulares se encuentran en la corteza visual primaria (V1), que se ha convertido en el epicentro de fascinantes descubrimientos sobre cómo interpretamos y percibimos el mundo visual que nos rodea. Esta región cerebral no es solo un procesador de imágenes, sino también un mosaico impresionante de células que, en conjunto, crean el rico tapiz de nuestra experiencia visual, permitiéndonos discernir formas, colores y movimientos con asombrosa precisión.

Este trabajo sienta las bases para entender cómo las variaciones en la estructura celular pueden influir en nuestra capacidad para procesar información y realizar diversas funciones cognitivas.

Pequeñas pero significativas diferencias con nuestros parientes cercanos

Más aún, otra investigación revela también sorpresas en las células del cerebro humano cuando las comparamos con las de nuestros parientes más cercanos, los chimpancés y los gorilas. Aunque compartimos con ellos una estructura celular cerebral básica, nuestras neuronas utilizan diferentes genes para conectarse y formar circuitos en el cerebro. Este detalle indica que pequeños cambios en las conexiones neuronales podrían impulsar evolutivamente nuestras capacidades cognitivas, tales como el razonamiento complejo y la creación de lenguajes avanzados. 

Sumándose a estos resultados, el equipo desveló una interesante similitud neuronal entre chimpancés y gorilas, pese a que los chimpancés y los humanos comparten un ancestro más inmediato. Esto pone de relieve la excepcionalidad de la biología cerebral que nos hace humanos, desplegando un abanico de posibilidades como la invención de herramientas, la composición de majestuosas sinfonías y la percepción de la delicada sensibilidad en la poesía.

Implicaciones en trastornos del desarrollo como el autismo

En relación con el estudio del desarrollo de la corteza cerebral humana, que se despliega a través de nuestra etapa prenatal y continúa durante muchos años tras el nacimiento, se han analizado minuciosamente más de 700.000 células provenientes de 169 muestras de tejido de 106 donantes. 

Así, se han podido establecer cómo se desarrollan y se diferencian diversas células en el cerebro, incluyendo las neuronas que se encargan de emitir señales eléctricas, aquellas que las regulan, las células gliales que son las “cuidadoras” del entorno neuronal, y las células que conforman nuestros vasos sanguíneos cerebrales, siendo todas ellas piezas fundamentales en el majestuoso puzzle de nuestra maquinaria cerebral.

En cuanto a las implicaciones que estos hallazgos tienen en trastornos del desarrollo como el autismo, este trabajo nos presenta una perspectiva de cómo pequeños cambios en esta compleja danza de desarrollo celular pueden llevar a condiciones que afectan profundamente a la interacción social y comunicativa. Por ejemplo, al entender más acerca de cómo las neuronas y las células gliales se desarrollan y se comunican entre sí, podemos comenzar a desentrañar los misterios de por qué, en algunas personas, este proceso difiere y cómo esto puede impactar en la forma en la que perciben e interactúan con el mundo. 

Por si fuera poco, el estudio ilumina las sutiles pero significativas diferencias en la expresión génica entre niñas y niños respecto al autismo, proporcionando un prisma a través del cual poder examinar por qué este trastorno muestra diferentes tasas de incidencia y manifestación entre géneros.

Independientemente de la enorme valía de cada uno de los resultados publicados, el esfuerzo interdisciplinar aquí demostrado permite avanzar hacia el objetivo común de conocer el desarrollo y el funcionamiento del cerebro que nos hace humanos. Además de abrir las puertas a una nueva era de investigación en el origen de las enfermedades neurológicas.

Por Francisco José Esteban Ruiz, profesor titular de biología celular, Universidad de Jaén

Artículo publicado en The Conversation y cedido para su republicación en Psyciencia.