La ciencia intenta desentra?ar el gran misterio de los cerebros de los beb¨¦s

Muchos de los rasgos que nos definen ¡ªcomo el idioma que hablamos y la forma en que nos relacionamos con los dem¨¢s¡ª se remontan, al menos en parte, a nuestras primeras experiencias. Aunque nuestro cerebro es maleable a lo largo de toda la vida, la mayor¨ªa de los neurocient¨ªficos coinciden en que los cambios que se producen en el ¨²tero y en los primeros a?os de vida son los m¨¢s importantes, ya que influyen enormemente en el riesgo de padecer trastornos psiqui¨¢tricos y del desarrollo.

¡°Al principio de la vida, el cerebro a¨²n se est¨¢ formando¡±, afirma Claudia Lugo-Candelas, psic¨®loga cl¨ªnica de la Universidad de Columbia y coautora de un estudio sobre los or¨ªgenes prenatales de las enfermedades psiqui¨¢tricas publicado en el Annual Review of Clinical Psychology. Partiendo de un min¨²sculo grupo de c¨¦lulas madre, el cerebro se convierte en un ¨®rgano complejo de unos 100.000 millones de neuronas y billones de conexiones en solo nueve meses. En comparaci¨®n con los cambios cerebrales m¨¢s sutiles que se producen m¨¢s adelante en la vida, dice Lugo-Candelas, lo que ocurre en el ¨²tero y poco despu¨¦s del nacimiento ¡°es como construir la casa, en comparaci¨®n a solo terminar la terraza¡±.

Pero exactamente c¨®mo se desarrolla este proceso y por qu¨¦ a veces se tuerce ha sido un misterio dif¨ªcil de descifrar, en gran parte porque muchos de los acontecimientos clave son dif¨ªciles de observar. Las primeras im¨¢genes por resonancia magn¨¦tica de cerebros de beb¨¦s y fetos se tomaron a principios de la d¨¦cada de 1980, y los m¨¦dicos aprovecharon esta herramienta para diagnosticar importantes malformaciones en la estructura cerebral. Pero las herramientas de neuroimagen que pueden captar con detalle el funcionamiento interno del cerebro del beb¨¦ y espiar la actividad cerebral del feto en las madres embarazadas son desarrollos mucho m¨¢s recientes. Hoy en d¨ªa, estas investigaciones, junto con estudios a largo plazo que siguen a miles de ni?os durante a?os, ofrecen a los cient¨ªficos nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cerebro.

Estos avances han impulsado a los investigadores a una fase distinta de la que se encontraban incluso hace cinco a?os, afirma Damien Fair, neurocient¨ªfico de la Universidad de Minnesota que estudia trastornos del desarrollo como el autismo y el trastorno por d¨¦ficit de atenci¨®n con hiperactividad (TDAH).

Hasta hace poco, uno de los principales problemas era que, a diferencia de los adultos, los fetos y los reci¨¦n nacidos no permanec¨ªan quietos en los esc¨¢neres cerebrales. Impulsado por el l¨ªquido amni¨®tico, el feto cambia constantemente de posici¨®n, y a los reci¨¦n nacidos les encanta retorcerse para observar su entorno. En el pasado, los investigadores y los m¨¦dicos ten¨ªan que realizar varias exploraciones costosas y lentas para obtener una buena imagen. A veces sedaban a los ni?os y a las madres embarazadas para reducir el movimiento, un m¨¦todo que altera la funci¨®n cerebral y puede entra?ar riesgos para la salud.

Pero las nuevas t¨¦cnicas inform¨¢ticas y de imagen que reducen las distorsiones causadas por el movimiento ¡ªincluido el software desarrollado por una empresa cofundada por Fair¡ª han facilitado la obtenci¨®n de datos de beb¨¦s y fetos. Y eso ha revitalizado el campo de estudio.

Un vistazo al desarrollo prenatal del cerebro

Los nuevos trabajos est¨¢n empezando a revelar c¨®mo es el desarrollo cerebral t¨ªpico e insin¨²an c¨®mo pueden surgir trastornos at¨ªpicos como el autismo y el TDAH. En un estudio pionero de 2017, por ejemplo, un equipo de investigadores dirigido por la neurocient¨ªfica pedi¨¢trica Moriah Thomason, ahora en la Universidad de Nueva York, utiliz¨® im¨¢genes de resonancia magn¨¦tica funcional para investigar los patrones de comunicaci¨®n neuronal entre las regiones cerebrales de 32 fetos. La mitad de las embarazadas presentaban un alto riesgo de parto prematuro y 14 de los beb¨¦s acabaron naciendo prematuramente.

El nacimiento prematuro es un conocido factor de riesgo de problemas cognitivos y emocionales posteriores. Pero a los cient¨ªficos les ha resultado dif¨ªcil determinar si se debe al traumatismo del parto prematuro, que a menudo implica lesiones cerebrales y privaci¨®n de ox¨ªgeno, o a diferencias cerebrales preexistentes que empiezan en el ¨²tero.

El estudio de Thomason aport¨® la primera prueba de que los problemas empiezan en el ¨²tero.

Cuando eran fetos, los futuros prematuros escaneados por su equipo presentaban una actividad cerebral que suger¨ªa una comunicaci¨®n m¨¢s d¨¦bil entre varias regiones cerebrales en comparaci¨®n con los fetos que llegaron a t¨¦rmino. Lo m¨¢s sorprendente es que los cient¨ªficos detectaron una alteraci¨®n de la comunicaci¨®n neuronal en redes que con el tiempo se convertir¨¢n en relevantes para el lenguaje, incluido un centro del lenguaje en el lado izquierdo del cerebro.

Desde entonces, los investigadores han encontrado m¨¢s pruebas de alteraciones cerebrales prenatales en beb¨¦s prematuros. En 2021, por ejemplo, otro grupo descubri¨® que 24 beb¨¦s nacidos prematuramente ten¨ªan un volumen cerebral menor y menos l¨ªquido cefalorraqu¨ªdeo cuando a¨²n estaban en el ¨²tero, en comparaci¨®n con un grupo de beb¨¦s llevados a t¨¦rmino. Y diversos estudios han descubierto que las mujeres que dan a luz prematuramente presentan altos niveles de inflamaci¨®n causada por infecciones bacterianas o v¨ªricas en el l¨ªquido amni¨®tico y los tejidos placentarios.

Los hallazgos se suman a la creciente evidencia de que los eventos inflamatorios durante el embarazo pueden alterar el desarrollo cerebral del feto. Estudios de grandes poblaciones, por ejemplo, han demostrado que las madres que han sufrido una infecci¨®n grave durante el embarazo tienen un riesgo ligeramente mayor de tener un hijo autista, aunque a¨²n no est¨¢ claro que la infecci¨®n prenatal por s¨ª sola pueda causar autismo.

La investigaci¨®n de Lugo-Candelas se centra en c¨®mo el estr¨¦s percibido por una mujer embarazada, los acontecimientos vitales, la depresi¨®n y la ansiedad pueden afectar al desarrollo temprano del cerebro. Varios estudios han descubierto que un alto nivel de ansiedad y depresi¨®n maternas durante el embarazo se asocia a un riesgo dos veces mayor de que el ni?o desarrolle un trastorno mental m¨¢s adelante en su vida. Si los riesgos comienzan antes en el desarrollo, ¡°eso tambi¨¦n significa que existe la posibilidad de intervenir antes de lo que pens¨¢bamos¡±, afirma la experta. Sin embargo, a?ade Lugo-Candelas, los cient¨ªficos siguen trabajando para desentra?ar los mecanismos que subyacen a ese mayor riesgo, qu¨¦ factores estresantes pueden tener mayor impacto y cu¨¢ndo y c¨®mo intervenir.

Adem¨¢s, como muchos otros factores de riesgo en el embarazo, no hay una sola cosa que provoque enfermedades psiqui¨¢tricas o problemas de desarrollo, dice Lugo-Candelas. ¡°Es un conjunto de peque?os riesgos¡±. Subraya que no hay nada r¨ªgidamente determinista en ninguna de estas exposiciones o experiencias tempranas. ¡°Puedes tener ni?os expuestos prenatalmente a un mont¨®n de cosas que creemos que podr¨ªan aumentar el riesgo de una enfermedad psiqui¨¢trica, y luego tener un ni?o que no tenga ning¨²n trastorno y que nunca lo tendr¨¢¡±.

Esta complejidad refleja uno de los mayores retos del estudio del cerebro en desarrollo: el hecho de que resultados similares, como el autismo o la esquizofrenia, pueden tener muchas causas neurol¨®gicas subyacentes. Por ejemplo, algunas personas con autismo tienen una mayor conectividad entre determinadas regiones cerebrales que la poblaci¨®n neurot¨ªpica, pero otras tienen menos. No existe un ¨²nico patr¨®n neuronal para esta condici¨®n.

Las conexiones cerebrales como ¡®huellas neuronales¡¯

Fair ha abordado este problema identificando lo que denomina ¡°huellas dactilares funcionales¡±, es decir, patrones exclusivos de cada individuo en la forma en que las distintas regiones cerebrales se comunican entre s¨ª cuando una persona est¨¢ en reposo dentro de un esc¨¢ner de resonancia magn¨¦tica.

En 2014 observ¨® por primera vez estas huellas neuronales en adultos y luego demostr¨® que los ni?os tambi¨¦n las tienen. Fair y su equipo encontraron que los patrones son sorprendentemente consistentes dentro de las familias, incluso a trav¨¦s de generaciones, lo que sugiere que ciertos tipos de conectividad cerebral son al menos parcialmente heredados.

El a?o pasado public¨® pruebas de que incluso los beb¨¦s de ocho meses tienen estas huellas neuronales, y que ciertos elementos de la huella, como la cantidad de diafon¨ªa entre regiones implicadas en funciones como la atenci¨®n y el movimiento, pueden predecir la edad exacta de un beb¨¦, hasta unos pocos meses.

Mientras tanto, los estudios de resonancia magn¨¦tica nuclear funcional del cerebro fetal realizados por Thomason sugieren que estos patrones de conectividad distintos surgen en el segundo y tercer trimestre, incluso en circuitos neuronales que acaban gobernando el aprendizaje, la memoria y la emoci¨®n. Thomason y otros investigadores est¨¢n estudiando mediante neuroimagen c¨®mo afectan al desarrollo de estos circuitos diversas experiencias prenatales ¡ªdesde la exposici¨®n materna a la covid hasta el consumo de cannabis¡ª.

El hecho de que los cient¨ªficos puedan detectar estos patrones de actividad cerebral tan tempranamente sugiere a Fair y a otros que gran parte de lo que nos hace ser quienes somos ya est¨¢ en su lugar en el momento en que nacemos, a pesar de que seguiremos siendo moldeados por nuestras experiencias y exposiciones a lo largo de la vida. Sin embargo, dado que el cerebro de cada beb¨¦ est¨¢ determinado por tantos factores diferentes, los investigadores van a necesitar datos de im¨¢genes a largo plazo de miles de ni?os para obtener una comprensi¨®n s¨®lida de c¨®mo es el desarrollo ¡°t¨ªpico¡±, afirman Fair y sus colegas en la edici¨®n de 2021 de Annual Review of Developmental Psychology.

Con el tiempo, las herramientas de diagn¨®stico por imagen podr¨ªan ayudar a m¨¦dicos e investigadores a controlar el desarrollo del cerebro de un beb¨¦, detectar se?ales de futuros problemas y desarrollar intervenciones y tratamientos personalizados m¨¢s tempranos para afecciones como el autismo, a?ade Fair.

Mientras tanto, Lugo-Candelas cree que ya sabemos lo suficiente para actuar. ¡°Estoy segura de que las intervenciones que minimizan eficazmente la angustia durante el embarazo, como el permiso de maternidad retribuido, ser¨¢n beneficiosas para la pr¨®xima generaci¨®n¡±, afirma. Se?ala que eso podr¨ªa llevar a mejores resultados en la escuela y en otras ¨¢reas, como la salud mental, que se extienden a lo largo de toda la vida. ¡°No creo que hayamos hecho todav¨ªa un buen trabajo midiendo c¨®mo son esos resultados o los mecanismos que conducen a ellos¡±.

Art¨ªculo traducido por Debbie Ponchner.

Este art¨ªculo apareci¨® originalmente en Knowable Magacine en espa?ol, una publicaci¨®n sin ¨¢nimo de lucro dedicada a poner el conocimiento cient¨ªfico al alcance de todos.

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