CIENCIA. Científicos crean nuevo mapa de la corteza cerebral en desarrollo

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Las superficies corticales del cerebro están representadas por mallas triangulares. El área de superficie de cada vértice (p. ej., el punto rojo) es un tercio del área de superficie total de sus triángulos vecinos de un solo anillo (el hexágono rojo). Fuente: UNC School of Medicine

Los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC Universidad de Carolina del Norte) utilizaron datos de resonancia magnética de alta resolución para crear un nuevo recurso valioso para el estudio del desarrollo del cerebro humano en momentos clave en el útero y después del nacimiento.

20 agosto 2022.- Científicos de la Facultad de Medicina de la UNC han mapeado la superficie de la corteza del cerebro humano joven con una resolución sin precedentes, revelando el desarrollo de regiones funcionales clave desde dos meses antes del nacimiento hasta dos años después.

El nuevo mapeo del desarrollo cortical, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , representa un recurso valioso para futuras investigaciones sobre el desarrollo del cerebro y ofrece un nuevo y poderoso enfoque para el estudio de las condiciones del desarrollo del cerebro, como el autismo y la esquizofrenia.

"Estos resultados proporcionan una referencia importante para explorar y comprender la dinámica del desarrollo temprano del cerebro", dijo el autor principal del estudio.

La corteza es una lámina de células cerebrales que envuelve gran parte del resto del cerebroLa región del cerebro más avanzada evolutivamente, es proporcionalmente más grande en los humanos que en otros mamíferos, y es responsable de funciones distintivamente humanas superiores, incluidas las habilidades del lenguaje y el razonamiento abstracto.

El tercer trimestre del embarazo hasta los primeros dos años de vida es el período más dinámico en el desarrollo corticalLa corteza se espesa notablemente durante este intervalo y crece a un ritmo aún más rápido en términos de superficie, formando complicados pliegues corticales.

Las interrupciones del engrosamiento y la expansión cortical en esta fase se han relacionado con el autismo y la esquizofrenia. Sin embargo, los neurocientíficos no han tenido una comprensión tan detallada de esta fase de desarrollo como les gustaría. En particular, tenían la necesidad de un mapeo de alta resolución más completo, en todo el rango de edad del feto al niño pequeño, que divide o "parcela" la corteza en desarrollo en distintas regiones con sus propias tasas de crecimiento, especialmente el crecimiento del área de superficie. 

En el estudio, los científicos realizaron tal mapeoPrimero reunieron un conjunto de 1.037 imágenes de resonancia magnética (IRM) de alta calidad de bebés en el intervalo de edad del tercer trimestre a los dos años. Los escaneos provienen de otros dos proyectos de investigación, el Proyecto de Conectoma para Bebés (BCP) de UNC/UMN y el Proyecto de Conectoma Humano en Desarrollo . El equipo analizó los datos escaneados utilizando métodos de procesamiento de imágenes basados ​​en computadora de última generación, esencialmente dividiendo la superficie cortical en una malla virtual que contiene miles de pequeñas áreas circulares y calculando la tasa de expansión de la superficie para cada una de estas áreas. 

En total, los investigadores definieron 18 regiones distintas, que encontraron que se correlacionaban bien con lo que ya se sabe sobre las regiones funcionales de la corteza en desarrollo. Todas estas regiones muestran una expansión dramática en el área de la superficie durante esta ventana de desarrollo, y cada región tiene una trayectoria distinta.

Los mapas revelaron que cada región tendía a tener el mismo camino de desarrollo que su contraparte en el hemisferio opuesto de la corteza. Las diferencias de sexo también eran evidentes. Incluso cuando se controlaron las diferencias de sexo en el área de superficie general (los cerebros masculinos tienen un área mayor), se mantuvieron las diferencias en múltiples regiones. Por ejemplo, la región prefrontal medial en el hemisferio izquierdo, que se cree que alberga funciones importantes como la atención y la memoria de trabajo, se hizo proporcionalmente más grande en los hombres a principios del segundo año de vida posnatal.

El análisis también mostró que los patrones de expansión del área de superficie cortical en este período temprano de la vida eran muy diferentes de los patrones de desarrollo del grosor cortical, lo que sugiere que estas dos medidas de desarrollo cerebral involucran mecanismos distintos. 

El mapeo proporciona nuevos conocimientos fundamentales sobre el desarrollo del cerebro.

Los autores del estudio planean extender este enfoque con conjuntos de datos de resonancia magnética que comienzan en edades más tempranas y terminan en edades más antiguas. También esperan eventualmente estudiar conjuntos de datos de escaneo que cubran a niños que tienen el espectro autista u otras condiciones del desarrollo neurológico

Dichos análisis podrían ofrecer no solo pistas sobre los orígenes de estas condiciones, sino también la identificación de signos tempranos o biomarcadores, que en el futuro podrían usarse para administrar tratamientos tempranos y más efectivos.

Más información: Mapping developmental regionalization and patterns of cortical surface area from 29 post-menstrual weeks to 2 years of age. Proceedings of the National Academy of Sciences, 18-Aug-2022, DOI 10.1073/pnas.2121748119

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