Área de superficie cerebral revela superposición en genes, inteligencia y evolución
ARRIBA: © ISTOCK.COM, RAPIDEYE
A lo largo de la evolución humana, nuestros cerebros se expandieron enormemente. Una de las áreas que se disparó en los últimos millones de años es la corteza cerebral, la capa exterior arrugada del cerebro. Procesa información sensorial, coordina nuestro movimiento y está a cargo de nuestras funciones de orden superior, como el procesamiento del lenguaje y la resolución de problemas.
Los científicos están examinando la estructura de la corteza en busca de pistas sobre su desarrollo a lo largo nuestras vidas y nuestra evolución como especie y comprender dónde se cruza la herencia con la inteligencia. Un nuevo estudio de cientos de cerebros en desarrollo revela una trifecta de superposición en regiones de la superficie cortical que se desarrollan desde la infancia hasta la edad adulta, se expandieron durante la evolución y están conectadas a la genética. Los científicos también encontraron vínculos mediados genéticamente entre los puntajes de las pruebas de coeficiente intelectual y el área de superficie en regiones relacionadas con la inteligencia, informan hoy (4 de marzo) en el…
Creo que es un trabajo muy, muy sólido, dice Rachel Brouwer, neurocientífica del Centro Médico Universitario de Utrecht en los Países Bajos que no formó parte del estudio. Los autores recogen qué regiones del cerebro donde la variabilidad se explica más por los genes, pero al buscar conexiones con la expansión evolutiva y el neurodesarrollo, es un intento de vincular [la heredabilidad] con lo que realmente significa en un panorama más amplio, dice ella.
Los autores del estudio analizaron escáneres cerebrales capturados por resonancia magnética de 677 niños. Los escaneos les permitieron mapear los cerebros de los niños, revelando el diseño de sus arrugas, surcos y espirales corticales. Al vincular las características del cerebro con las variaciones genéticas en su muestra, los investigadores pudieron investigar cómo los genes construyen el cerebro durante el desarrollo y la evolución.
Usando herramientas de procesamiento de imágenes, los investigadores midieron el grosor de la corteza y también su superficie. Es una medida de si básicamente tomaste la corteza y la desdoblaste. . . y como si se extendiera como una pizza, dice J. Eric Schmitt, neurogenetista de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania y uno de los autores del estudio.
Los resultados del estudio apuntaron a la importancia del área de superficie del cerebro en el desarrollo, que hasta hace poco no había recibido tanta atención como el volumen total o el grosor cortical, dice Brouwer.
Los investigadores también profundizaron en la heredabilidad de estos rasgos comparando cerebros en una muestra que incluía un gran número de gemelos, hermanos y familiares idénticos y fraternales. Usando correlaciones para capturar la fracción compartida de genes basada en la relación familiar, podrían descubrir vínculos entre la genética y ciertas características del cerebro.
El área de superficie y la estructura del cerebro varían ampliamente en los humanos y los investigadores encontraron que el área de superficie total del cerebro es altamente heredable. Los factores genéticos representaron el 85 por ciento de la variación, similar a los resultados de estudios anteriores. Esa es una gran fracción de la variabilidad. . . . Los genes son realmente, definitivamente dominantes en el patrón del área de superficie global, dice Schmitt.
Los científicos también observaron que el grosor cortical y el área de superficie del cerebro estaban genéticamente vinculados en estos niños, al contrario de hallazgos anteriores en adultos que se interpretaron en el sentido de que diferentes factores genéticos subyacen en el desarrollo del área superficial frente al grosor cortical, dice John Gilmore, psiquiatra de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, que no participó en este trabajo. Anteriormente, Gilmore, Schmitt y sus colegas demostraron un acoplamiento genético del grosor cortical y el área de superficie en recién nacidos en un estudio que inspiró este proyecto.
Si podemos averiguar cuáles son los genes reales que causan esto acoplamiento . . . y por qué comienza a separarse cuando las personas envejecen, eso realmente ayudaría a nuestra comprensión del cerebro en desarrollo, dice Brouwer.
Sí, parece un efecto importante. . . [pero] si tiene un área de superficie más grande o más pequeña, ¿qué significa eso realmente con referencia al coeficiente intelectual?
David Glahn, Boston Childrens Hospital y Harvard University
Los autores también se enfocaron en regiones diferencias en el cerebro. Después de cortar la superficie del cerebro virtual en aproximadamente 80,000 pequeños triángulos, pudieron comparar las áreas de superficie en diferentes regiones del cerebro entre los sujetos del estudio. La combinación de estos datos con la información genética permitió a los investigadores ver hasta qué punto las variaciones estaban conectadas con la herencia en cada punto. Cuando los científicos tomaron en cuenta las variaciones en el área de superficie total, su análisis reveló en qué parte del área de la superficie del cerebro estaba más relacionada con un factor genético general o global.
Estas regiones que estaban más influenciadas por la herencia Franjas de la corteza frontal y temporal, que son importantes en el procesamiento del lenguaje y la inteligencia, se superpusieron fuertemente con partes del cerebro que se expandieron durante la evolución humana. Estas son las áreas que son más diferentes de los primates no humanos, según lo descubierto por otros estudios. Eso nos llevó a plantear la hipótesis de que tal vez haya un factor genético compartido que esté influyendo en todas estas regiones que son evolutivamente nuevas, dice Schmitt.
Estas regiones también son las que cambian más rápidamente durante la infancia, lo que sugiere que tal vez algunos de los genes que causan diferencias individuales dentro de los seres humanos pueden ser los que también evolucionaron con el tiempo, dice Schmitt. Me parece muy interesante. Quiero saber qué genes son esos. Este estudio no identifica los genes reales que controlan las variaciones en el área de la superficie del cerebro. Para encontrar esos genes se requeriría un tamaño de muestra aún mayor, dice.
Al analizar sus mapas cerebrales genéticamente descriptivos junto con los resultados de las pruebas de coeficiente intelectual que administraron a los niños, los investigadores podrían descubrir qué áreas de la corteza vinculada a un mayor rendimiento en la prueba puede estar relacionada con la herencia.
Sus resultados destacaron algunas áreas, pero una región del cerebro realmente se destacó por vincular estos hilos: la circunvolución supramarginal a la izquierda lado del cerebro. Ese es el centro del lenguaje receptivo del cerebro en casi todo el mundo, explica Schmitt. Las correlaciones son casi una, básicamente lo más alto posible, lo que significa que hay una superposición genética casi perfecta entre el coeficiente intelectual y el área de superficie en ese punto, dice.
No es el primer estudio que busca correlaciones. con inteligencia, y Schmitt dice que si bien el coeficiente intelectual es una métrica útil y bastante reproducible, no es una medida directa de inteligencia. Aún así, ver un efecto tan fuerte es bastante raro. . . . Es un poco el santo grial de la neurociencia, dice.
Los resultados son interesantes en parte porque no ha habido mucho trabajo sobre cómo el área superficial se relaciona con la inteligencia, dice Brouwer. Aquí, la mayoría de los efectos parecen ser bastante globales, lo que significa que hay algún factor genético global que es bueno para tu cerebro y tu inteligencia, por ejemplo, dice ella.
Aunque generalmente positivo sobre los métodos y hallazgos de los estudios, David Glahn, psicólogo del Boston Childrens Hospital y de la Universidad de Harvard, se muestra escéptico sobre la importancia real de los resultados con respecto a la inteligencia. Sí, esto parece un efecto importante. . . [pero] si tiene un área de superficie más grande o más pequeña, ¿qué significa eso realmente con referencia al coeficiente intelectual? ¿Estamos hablando de una diferencia de dos a tres puntos? ¿O estamos hablando de una diferencia de diez puntos? él dice. Tiene sentido que los autores vean una relación entre la anatomía del cerebro y la inteligencia, pero mientras muchos artículos también han informado de tales relaciones, otros no, y los efectos observados en adultos no son muy fuertes, dice.
Schmitt reconoce que los fundamentos de la inteligencia son un tema delicado en la neurociencia, pero se siente cómodo examinándolo a través de estudios a nivel de población. También es una pregunta que él encuentra fascinante.
Creo que lo que impulsa las habilidades cognitivas en los humanos es una de las preguntas fundamentales que tenemos en neurociencia y, de hecho, es una de las cosas que me interesó. neurociencia en primer lugar. ¿Por qué tenemos esta cosa que absorbe una gran cantidad de nuestra energía? Tiene que estar haciendo algo por nosotros, dice Schmitt. >, doi:10.1523/JNEUROSCI.2248-18.2019, 2019.
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