Durante mucho tiempo se creía que las funciones cognitivas superiores, que permiten a los seres humanos realizar actividades más complejas y abstractas, estaban relacionadas con la expansión de la neocorteza. Sin embargo, recientes estudios afirman que podría intervenir en el proceso el cerebelo conocido comúnmente por los investigadores como “el pequeño cerebro”.
Estas investigaciones han confirmado que durante la evolución del Homo sapiens este órgano sufrió una expansión, otorgando capacidades únicas del ser humano. Así lo ha confirmado el Prof. Dr. Henrik Kaessmann del Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg. "Aunque el cerebelo, una estructura situada en la parte posterior del cráneo, contiene alrededor del 80% de todas las neuronas del cerebro humano, durante mucho tiempo se consideró una región del cerebro con una arquitectura celular bastante simple", explica.
"Durante mucho tiempo se consideró el cerebelo una región del cerebro con una arquitectura celular bastante simple"
El equipo de investigación de Heidelberg, tras un proceso de análisis, generó mapas genéticos completos del desarrollo de las células del cerebelo de humanos, ratones y zarigüeyas. Para ello tuvo que clasificar todos los tipos de células del cerebelo que han participado en el desarrollo del ser humano, el ratón y la zarigüeya. El primer paso para comenzar este estudio consistió en recopilar los perfiles moleculares de casi 400.000 células individuales utilizando tecnologías de secuenciación unicelular.
Las conclusiones tras la comparativa de los datos revelan características celulares y moleculares del desarrollo del cerebelo, tanto ancestrales como específicas de cada especie, que abarcan más de 160 millones de años de evolución de los mamíferos. Los científicos observaron que en el cerebelo humano la proporción de neuronas grandes y complejas con funciones clave en el cerebelo, conocidas como células de Purkinje, fue casi el doble que la del ratón y la zarigüeya en las primeras etapas del desarrollo fetal.
La Dra. Mari Sepp, investigadora postdoctoral en el grupo de investigación del Prof. Kaessmann, pone de relieve cómo es lógico que la expansión de estos tipos específicos de células de Purkinje durante la evolución humana “respalde funciones cognitivas superiores en los humanos". Los resultados muestran como este incremento se debe fundamentalmente por subtipos concretos de células de Purkinje que se forman durante el desarrollo y se comunican con áreas neocorticales involucradas en funciones cognitivas en el cerebro maduro.
Los científicos identificaron más de 1.000 genes con perfiles de actividad diferentes entre humanos, ratones y zarigüeyas
Utilizando enfoques bioinformáticos, los investigadores compararon los programas de expresión genética en células del cerebelo de humanos, ratones y zarigüeyas. Tras esto se identificaron genes con perfiles de actividad específicos de cada tipo de célula que se han conservado en todas las especies durante al menos unos 160 millones de años de evolución. Asimismo, los científicos identificaron más de 1.000 genes con perfiles de actividad diferentes entre humanos, ratones y zarigüeyas.
Kevin Leiss, doctor del grupo de investigación, afirma que “a nivel de tipos celulares, ocurre con bastante frecuencia que los genes obtienen nuevos perfiles de actividad. Esto significa que los genes ancestrales, presentes en todos los mamíferos, se activan en nuevos tipos de células durante la evolución, cambiando potencialmente las propiedades de estas células”. Entre los genes que muestran perfiles de actividad diferentes entre humanos y ratones, varios están asociados con trastornos del neurodesarrollo o tumores cerebrales infantiles, explica el profesor Pfister, director del Centro Oncológico Infantil Hopp de Heidelberg.
Los resultados del estudio, publicados en la revista “Nature”, podrían proporcionar una valiosa orientación en la búsqueda de sistemas modelo adecuados para explorar más a fondo estas enfermedades.