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Neurociencia Básica & Evolutiva

Una de las características más destacadas del cerebro humano es el tamaño fabuloso de la corteza cerebral y su intrincado plegamiento. El plegamiento cortical tiene lugar durante el desarrollo embrionario y es importante para optimizar la organización funcional y el cableado del cerebro, así como para permitir el ajuste de una corteza grande en un volumen craneal limitado. Las alteraciones patológicas en el tamaño o el plegamiento de la corteza humana conducen a una discapacidad intelectual grave y epilepsia intratable. Por lo tanto, la expansión y el plegamiento corticales se consideran procesos clave en el desarrollo y la evolución del cerebro de los mamíferos, lo que finalmente conduce a un mayor rendimiento intelectual y, eventualmente, a la aparición de la cognición humana.

El tamaño de la corteza cerebral difiere dramáticamente entre los reptiles, las aves y los mamíferos, debido a las diferencias de desarrollo en la producción de neuronas. En los mamíferos, se han identificado vías de señalización que regulan la neurogénesis, pero las diferencias genéticas detrás de su evolución a través de los amniotas siguen siendo desconocidas. Tras el periodo Cámbrico, hace unos 500 millones de años, la diversidad de formas de vida experimentó una gran explosión. Tras ello se produjo la aparición de los amniotas (reptiles, anfibios y aves). Sus embriones tienen de una cavidad rellena de líquido (amnio) que les permite independizarse del agua para su reproducción y desarrollo. Dejar el medio acuático supuso un gran reto para el primitivo cerebro, que experimentó profundas modificaciones para integrar la nueva información visual, acústica y olfativa que recibía fuera del agua, así como para adaptarse a la nueva locomoción terrestre, que necesitó el desarrollo de una musculatura corporal específica para mover las extremidades anteriores y posteriores.

La neurogénesis directa de las células de la glía radial, con una producción limitada de neuronas, domina el paleocortex aviar, reptiliano y mamífero, mientras que en el neocortex evolutivamente reciente de los mamíferos, la mayor parte de la neurogénesis es indirecta y nos permite identificar la modulación de los niveles de actividad en las vías de señalización conservadas como un mecanismo primario que impulsa la expansión y el aumento de la complejidad del neocortex de los mamíferos durante la evolución de los amniotas. El desarrollo de la corteza cerebral depende en gran medida de las células de glía radial, células madre encargadas de crear y guiar a las nuevas neuronas desde el desarrollo embrionario hasta su destino en el encéfalo. Y como estaba diciendo, estas neuronas se pueden crear de manera directa o indirecta, es decir, a través de otras células que terminan por producir neuronas especializadas.

En reptiles y aves, la mayoría de las neuronas corticales son producidas directamente a partir de las células de glía radial mientras que en la cuna de las neuronas exclusiva del neocórtex mamífero, la mayoría de las neuronas se producen de forma indirecta a través de células madre intermedias. Aunque hablamos de un proceso mucho más lento y costoso para generar nuevas neuronas, permitió una amplificación exponencial de la producción de éstas, que impulsó a su vez la evolución de la corteza a cerebral. Esto no sólo no alimenta la idea de cerebro triuno (reptiliano, límbico y cortical) sino que lo descarta por completo, pues MacLean no tuvo en cuenta que la expansión del cerebro aviar y reptil parte, como ya digo, de una revolución cortical.

Esta revolución pudo venir dada por un conjunto de genes llamados Robo (del inglés ROundaBOut, que en español se traducirá como Rotonda por su forma circular), que ya poseían los reptiles, y tienen como función principal sintentizar una proteína. En reptiles ésta abunda mientras que en los mamíferos, con sus cerebros más grandes, escasea. Esto llevó al equipo de Víctor Borrell (Instituto de Neurociencias – UMH), y cuyo artículo os enlazo más abajo, a pensar que son estos niveles de actividad proteíca los que han modulado durante eones la expansión de nuestros cerebros, volviéndolos complejos, enormes y costosos, a través de la neurogénesis indirecta.

[Segunda parte]

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Referencia:

Cárdenas et al (2018). Evolution of Cortical Neurogenesis in Amniotes Controlled by Robo Signaling Levels. Cell , Volume 174 , Issue 3 , 590 – 606.e21