La gen¨¦tica desvela sutiles diferencias entre el cerebro humano y el chimpanc¨¦

Hace m¨¢s de 100 a?os, Santiago Ram¨®n y Cajal se rebel¨® contra una idea que consideraba falsa y humillante. Grandes expertos de su ¨¦poca sosten¨ªan que el cerebro humano era esencialmente igual que el de un rat¨®n, un perro o un primate. Estaba hecho con las mismas piezas b¨¢sicas, pero era tres veces m¨¢s grande que cualquier otro primate. Cajal en cambio pensaba que las personas tienen neuronas diferentes y que en ellas reside el gran secreto de la mente humana.

Cien a?os despu¨¦s, el debate sigue totalmente vigente, como demuestran los resultados del mayor estudio gen¨¦tico que ha comparado el enc¨¦falo de humanos y primates. Por primera vez se ha analizado la actividad gen¨¦tica en 16 zonas diferentes del cerebro de seis humanos, cinco chimpanc¨¦s y otros tantos macacos. Reunir las muestras ha llevado 10 a?os y analizarlas e interpretarlas, otros cinco. Lo primero que muestran los resultados, publicados hoy en Science, es que predomina la similitud a nivel molecular entre las tres especies y en todas las ¨¢reas analizadas. Lo segundo, es que las diferencias aparecen justo donde no se esperaba encontrarlas.

¡°Todos apost¨¢bamos por ver m¨¢s diferencias en la corteza prefrontal, donde reside el pensamiento complejo¡±, explica Tom¨¢s Marqu¨¦s-Bonet, genetista del Instituto de Biolog¨ªa Evolutiva de Barcelona y coautor del estudio. La acci¨®n de los genes en esta zona resulta muy similar en los tres primates. En cambio, el ¨¢rea con una actividad m¨¢s caracter¨ªsticamente humana es el cuerpo estriado, una zona mucho m¨¢s profunda relacionada con el movimiento y la coordinaci¨®n corporal. Aqu¨ª los humanos se diferencian por una actividad superior de las neuronas inhibidoras y la expresi¨®n superior de dos genes relacionados con la producci¨®n de dopamina, un neurotransmisor esencial cuya p¨¦rdida provoca p¨¢rkinson.

Tambi¨¦n aparecen divergencias en el cerebelo ¡ªuna de las zonas m¨¢s primitivas del cerebro¡ª en la expresi¨®n del gen ZP2, otra sorpresa, pues est¨¢ relacionado con las probabilidades de que los espermatozoides fecunden el ¨®vulo. Dentro de la corteza prefrontal humana, est¨¢ m¨¢s activo el gen MET, relacionado con el autismo.

Todos apost¨¢bamos por ver m¨¢s diferencias en la corteza prefrontal, donde reside el pensamiento complejo"

Por ahora, los autores del estudio, coordinado por el equipo de Nenad Sestan, en la Universidad de Yale (EE UU), no tienen ni idea de qu¨¦ significan estas diferencias. ¡°Nuestros datos sugieren que hay numerosas diferencias en la expresi¨®n gen¨¦tica en todas las partes del cerebro entre humanos y chimpanc¨¦s¡±, explica Sestan. ¡°Alguna de estas diferencias son sutiles, algo m¨¢s de expresi¨®n de un gen aqu¨ª, algo menos all¨¢¡±, pero ¡°hasta estas peque?as diferencias pueden tener importantes consecuencias funcionales¡±, se?ala. Los investigadores han creado el mapa m¨¢s completo de la expresi¨®n g¨¦nica en el cerebro de humano y primates y piensan que estudiarlo en detalle llevar¨¢ a?os a su equipo y a muchos otros.

Esta acumulaci¨®n de datos a¨²n por interpretar empieza a ser t¨ªpica de este complejo campo de investigaci¨®n, se?ala Emiliano Bruner, investigador del Centro Nacional de Investigaci¨®n sobre Evoluci¨®n Humana (CENIEH). ¡°Llevamos dos siglos diseccionando cada mil¨ªmetro del cerebro, pero al final no sabemos qu¨¦ significan las diferencias¡±, explica. ¡°De hecho muchos investigadores confunden a¨²n el cerebro como ¨®rgano con el proceso cognitivo que llamamos pensamiento¡±, resalta. Bruner ha estudiado el prec¨²neo, una zona de la corteza parietal que es extraordinariamente grande en humanos actuales comparados con otros hom¨ªnidos, incluidos los neandertales. Esta zona ¡°es la base de la imaginaci¨®n y de la simulaci¨®n. Pensamos utilizando nuestro cuerpo como referencia y como unidad de medida, y all¨ª es donde se activa el prec¨²neo¡±, explica. ¡°Es interesante que tambi¨¦n el trabajo que se publica hoy encuentre una se?al distintiva en el cuerpo estriado, involucrado en la gesti¨®n del propio cuerpo. Pero es un resultado preliminar¡±, advierte.

Uno de los grandes retos desde que Cajal empez¨® a lidiar con este problema es qu¨¦ modelos animales usar. Los ratones son muy diferentes de los humanos. Mientras que muchos equipos han logrado revertir el alzh¨¦imer en roedores usando mol¨¦culas experimentales, estas no funcionan en el enc¨¦falo humano. Los chimpanc¨¦s son nuestros parientes evolutivos vivos m¨¢s cercanos, pero nos separan cinco millones de a?os de evoluci¨®n, con lo que es muy dif¨ªcil saber si las diferencias que se encuentran estaban tambi¨¦n en nuestro ancestro com¨²n o han aparecido despu¨¦s. "El cerebro humano es tan ¨²nico como el de un rat¨®n o una jirafa, es posible que la gen¨¦tica sea muy similar, pero los cambios en sinapsis [conexiones entre neuronas] es enorme. Por estas cuestiones se sigue manteniendo el debate de si es el tama?o o la conexi¨®n y el tipo de c¨¦lulas lo que explican sus capacidades", resume Javier de Felipe, neurocient¨ªfico del CSIC.

Rafael Yuste,?neurobi¨®logo de la Universidad de Columbia e ide¨®logo de Brain, uno de los mayores proyectos de investigaci¨®n del cerebro humano, recuerda otro ejemplo. ¡°Un estudiante de Cajal, Rafael Lorente de No, estudi¨® el cerebro de ratones y descubri¨® en 1922 tantos tipos de c¨¦lula como hab¨ªa descrito Cajal en los humanos, argumentando que la diferencias intelectuales entre humanos y otras especies es debida al tama?o del cerebro, no a su composici¨®n¡±, explica Rafael Yuste, neurobi¨®logo de la Universidad de Columbia e ide¨®logo de Brain, uno de los mayores proyectos de investigaci¨®n del cerebro humano. Lorente y Cajal discutieron toda la vida sobre este tema, y parece que el primero se fue acercando a las posiciones cajalianas, pero ¡°hoy en d¨ªa, cien a?os m¨¢s tarde, el debate todav¨ªa sigue abierto¡±, se?ala Yuste. En este tiempo ¡°hemos aprendido much¨ªsimo sobre los niveles moleculares y celulares del cerebro, pero desconocemos todav¨ªa mucho sobre la estructura y funci¨®n de los circuitos cerebrales, que son las selvas impenetrables donde muchos investigadores se han perdido", como dec¨ªa Cajal.