CIENCIA. El cerebro humano se expande y se encoge a lo largo del tiempo

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Los investigadores han creado gráficos de crecimiento cerebral que cubren la vida humana agregando más de 120.000 escaneos. Fuente: Zephyr/SPL

Basado en más de 120.000 escáneres cerebrales, los gráficos aún son preliminares. Pero los investigadores esperan que algún día los médicos puedan utilizarlos como una herramienta clínica de rutina.

Los médicos usan todo tipo de herramientas para determinar si una persona está en forma y se está desarrollando normalmente: gráficos de seguimiento de la altura y el peso de los niños en crecimiento, tablas que muestran la presión arterial y el colesterol saludables en los adultos.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha creado la primera herramienta estandarizada para rastrear el desarrollo del cerebro, basada en uno de los grupos más grandes de escáneres cerebrales jamás reunidos.

El conjunto masivo de datos que reunieron es extremadamente impresionante y realmente establece un nuevo estándar para el campo

Este gráfico completo del cerebro abarca la vida humana, desde un feto de 15 semanas hasta un adulto de 100 años. Muestra cómo el cerebro se expande rápidamente en los primeros años de vida antes de encogerse lentamente con la edad .

Hasta ahora, no ha habido tablas de referencia para medir los cambios relacionados con la edad en el cerebro humano. No existen herramientas estandarizadas para evaluar el crecimiento y el envejecimiento del cerebro.

Llamada BrainChart , la herramienta se basa en casi 125.000 escáneres cerebrales de más de 101.000 personas, recopilados a partir de más de 100 esfuerzos de investigación del cerebro.

"Siempre supimos que el cerebro crece y cambia con el tiempo, pero no creo que hayamos podido medirlo en una escala tan detallada y precisa como lo hemos hecho con este gran conjunto de datos", dijo el investigador principal Richard Bethlehem, investigador postdoctoral asociado de la Unidad de Mapeo Cerebral de la Universidad de Cambridge en Inglaterra.

Disponible en un sitio web de acceso abierto, BrainChart permitirá a los investigadores medir el desarrollo del cerebro con gráficos de referencia, al igual que los médicos usan otras herramientas estandarizadas para rastrear la salud y el desarrollo humanos.

Los creadores de BrainChart esperan que eventualmente sea lo suficientemente completo para que lo utilicen los médicos que tratan a los pacientes, como un medio para evaluar trastornos cerebrales como el Alzheimer o problemas de salud mental como la esquizofrenia. 

La herramienta en este momento realmente no está destinada a la utilidad clínica. Ese es un objetivo para el futuro.

Para crear BrainChart, los investigadores estudiaron detenidamente los escáneres cerebrales que habían recopilado, analizaron los volúmenes de tejido cerebral y evaluaron las tasas de cambio a lo largo de la vida.

También crearon un marco estadístico que podría armonizar los escáneres cerebrales provenientes de diferentes fuentes, momentos y entornos clínicos. Este "lenguaje común" facilitará la adición de nuevas imágenes a BrainChart recopiladas durante los próximos proyectos de investigación, o incluso durante las exploraciones clínicas de rutina.

Fuente: Belén, RAI et al. Naturehttps://doi.org/10.1038/s41586-022-04554-y (2022).


Algunas sorpresas

En el camino, los investigadores identificaron, por ejemplo, algunos hitos del desarrollo neurológico no informados anteriormente, incluido un crecimiento acelerado temprano que comienza en el útero.

Entre las 17 semanas después de la concepción hasta los 3 años de edad, el cerebro humano se expande del 10% al 80% de su tamaño final, encontraron los investigadores.

"El período de desarrollo en el que [el cerebro] cambia más rápido es en realidad antes del nacimiento", dijo Bethlehem. "Eso fue bastante sorprendente de ver. Esta es una de las primeras veces en las que hemos podido unir todas estas épocas diferentes en la vida para poder decir con mayor precisión dónde ocurren estos períodos de cambio rápido".

Los investigadores también encontraron importantes diferencias y puntos en común en los cerebros afectados por diferentes tipos de trastornos, por ejemplo, la demencia en comparación con la esquizofrenia en comparación con el autismo.

Esto no quiere decir de ninguna manera que las causas de estos trastornos sean similares, pero realmente muestra el potencial de nuevos conocimientos cuando se utiliza estos gráficos para mapear las diferencias cerebrales. 

Los expertos elogiaron la creación de BrainChart

"Un atlas de mediciones cerebrales estructurales precisas a lo largo de la vida humana normal es un logro técnico notable", dijo el Dr. Robert Bermel, director del Centro Mellen de Esclerosis Múltiple de la Clínica Cleveland. "Esto servirá como datos de control valiosos y fácilmente disponibles, a partir de los cuales se generarán conocimientos comparativos sobre cómo cambia estructuralmente el cerebro con la enfermedad, lo que conducirá al descubrimiento de nuevas áreas y mecanismos a los que apuntar con terapias".

Los médicos del cerebro a menudo tienen que confiar en su propia experiencia y juicio para interpretar las resonancias magnéticas de un paciente individual. Después de haber visto cientos de miles de imágenes, los médicos han de valorar si lo que observan es más pequeño o más grande de lo que debería ser. Esas cosas las sustentan en su propia experienciaTener una medida objetiva va a ser una herramienta muy útil para la interpretación de neuroimágenes, ya sea con fines de investigación o clínicos.

Desde el punto de vista clínico, los datos de BrainChart también podrían ayudar a los médicos a determinar cómo se ha visto afectado un cerebro por un accidente cerebrovascular o el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, ya que proporciona una referencia sobre cómo debería verse un cerebro "normal" a cualquier edad.

BrainChart todavía necesita trabajo

La mayoría de los escaneos que ahora contiene provienen de estudios norteamericanos y europeos. Se necesitan más resonancias magnéticas de otras partes del mundo para que el cuadro refleje a todos los humanos y disponer de imágenes de una población más diversa para que los gráficos tengan más implicaciones y aplicaciones clínicas.

Miles de millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a máquinas de resonancia magnética, lo que dificulta la obtención de diversos datos de imágenes cerebrales. Pero los autores no han dejado de intentarlo. Han lanzado un sitio web en el que tienen la intención de actualizar sus tablas de crecimiento en tiempo real a medida que reciben más escáneres cerebrales.

Un artículo sobre BrainChart apareció el miércoles pasado en la revista Nature .

Más información: Los datos de BrainChart están disponibles en brainchart.io .

Fuente: Jakob Seidlitz, PhD, postdoctoral fellow, Lifespan Brain Institute of the Children's Hospital of Philadelphia; Richard Bethlehem, PhD, postdoctoral research associate, Brain Mapping Unit, Cambridge University, United Kingdom; Aaron Alexander-Bloch, MD, PhD, director, Brain-Gene-Development Laboratory, Children's Hospital of Philadelphia; Robert Bermel, MD, director, Cleveland Clinic's Mellen Center for Multiple Sclerosis; Zaldy Tan, MD, MPH, medical director, Jona Goldrich Center for Alzheimer's and Memory Disorders, Cedars-Sinai Health System, Los Angeles; Nature, April 6, 2022

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