La sofisticación de la conectividad cerebral ayudó a los humanos a evolucionar

Un nuevo estudio de la Universidad de California, en Los Angeles (UCLA), ha señalado los patrones humanos de la actividad genética en el cerebro que explican la forma en que este órgano evolucionó, de manera diferente, al de nuestro pariente más cercano, el chimpancé. Publicada en 'Neuron', la identificación de estos genes podría mejorar la comprensión de enfermedades cerebrales humanas, como el autismo y la esquizofrenia, así como trastornos de aprendizaje, y las adicciones.    "Los científicos suelen describir la evolución en términos de un aumento del tamaño del cerebro humano", explica el investigador principal, el doctor Daniel Geschwind, profesor de Genética Humana y Neurología en UCLA, quien añade que "nuestra investigación, sin embargo, sugiere que no es sólo el tamaño, sino la complejidad creciente de las regiones cerebrales, lo que llevó a los seres humanos a convertirse en su propia especie".

   Mediante el uso de tejido cerebral post-mortem, Geschwind y sus colaboradores aplicaron secuenciación de nueva generación, y otros métodos modernos, para estudiar la actividad de los genes en humanos, chimpancés y macacos rhesus, un antepasado común tanto para los chimpancés como para los seres humanos. Así, los investigadores observaron que los cambios surgieron entre los seres humanos y los chimpancés. En su estudio, los científicos se concentraron en tres regiones del cerebro: la corteza frontal, el hipocampo y el cuerpo estriado.

   Mediante el seguimiento de la expresión genética, el proceso por el cual los genes fabrican  los aminoácidos que forman las proteínas celulares, los científicos fueron capaces de buscar en los genomas las regiones donde el ADN se bifurcó entre las especies. "Cuando nos fijamos en la expresión de genes en el lóbulo frontal, descubrimos un aumento notable en la complejidad molecular en el cerebro humano", afirma Geschwind, quien también es profesor de Psiquiatría en el Instituto Semel para la Neurociencia y el Comportamiento de la UCLA.

   "Aunque las tres especies comparten un córtex frontal, nuestro análisis muestra que la forma en que el cerebro humano regula las moléculas e interruptores de encendido y apagado de los genes, se desarrolla de una forma más elaborada", explica la coautora Genevieve Konopka, ex investigadora postdoctoral en el laboratorio de Geschwind, quien trabaja ahora en la Universidad de Texas Southwestern. Según la científica, "creemos que los caminos de señalización y el incremento de la función celular que surgieron en el lóbulo frontal crearon un puente para la evolución humana".

EL GEN CLOCK SE COMPORTA DE MANERA DIFERENTE EN EL CEREBRO HUMANO

   Los investigadores llevaron sus hipótesis un paso más allá, mediante la evaluación de cómo los genes modificados se vinculan a los cambios en la función. "Las mayores diferencias se producen en la expresión de genes humanos implicados en la plasticidad -la capacidad del cerebro para procesar información y adaptarse", explica Konopka, quien agrega que "esto apoya la premisa de que el cerebro humano ha evolucionado para permitir mayores tasas de aprendizaje".

   Un gen en particular, CLOCK, se comporta de manera muy diferente en el cerebro humano. Considerado como el regulador maestro del ritmo circadiano, CLOCK se muestra alterado en los trastornos del estado de ánimo, como la depresión y el síndrome bipolar. Según Geschwind, "hemos visto, por primera vez, al gen CLOCK asumiendo un papel protagonista que sospechamos no está relacionado con el ritmo circadiano. Por tanto, puede que este gen organice otra función esencial para el cerebro humano".

   Cuando compararon el cerebro humano con los primates no humanos, los investigadores descubrieron más conexiones entre las redes de genes de FOXP1 y FOXP2 -estudios anteriores ya habían relacionado estos genes con la capacidad única de los seres humanos para producir el habla y entender el lenguaje.

   "La conectividad mide cómo los genes interactúan con otros genes, proporcionando un fuerte indicador de cambios funcionales", afirma Geschwind, quien añade que "tiene mucho sentido que los genes implicados en el habla y el lenguaje se encuentren menos conectados en los cerebros de los primates no humanos, y altamente conectados en el cerebro humano".

   El siguiente paso del equipo de la UCLA será ampliar su búsqueda comparativa a 10 regiones más, en los cerebros de humanos, chimpancés y macacos.

Fuente: Europa Press