Un estudio muestra cómo se expande y se encoge el cerebro a lo largo de la vida

Aunque existen rangos de valores considerados “saludables” para la fórmula sanguínea, la estatura y el peso, los neurólogos carecen de un instrumento equivalente con parámetros de referencia para el desarrollo del cerebro. Se trata de un sueño largamente acariciado por los neurocientíficos, pero hasta ahora el intento de elaborar una suerte de cartografía neuroanatómica que refleje los cambios cerebrales entre individuos y a lo largo de la vida venía encontrándose con numerosos obstáculos; entre ellos, que solo se contaba con muestras demasiado pequeñas.

Pero un monumental trabajo que acaba de publicarse en la revista Nature (doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00971-1) puede haber dado el primer paso en esa dirección. Richard Bethlehem, de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, y un equipo internacional de colegas aprovecharon los años de confinamiento de la pandemia para reunir más de 123.000 resonancias magnéticas tomadas a unos 101.000 individuos en un rango de edades que va desde 16 semanas después de la concepción hasta los 100 años, la colección más importante en su tipo, y analizar los cambios que va sufriendo el cerebro a lo largo de la vida. En lugar de hacer miles de escaneos ellos mismos, lo que les hubiera llevado décadas y exigido una inversión incalculable, los investigadores recurrieron a estudios de neuroimágenes ya realizados. Bethlehem y Jakob Seidlitz, de la Universidad de Pensilvania, enviaron correos electrónicos a investigadores de todo el mundo preguntándoles si compartirían sus resonancias para el proyecto. “El dúo quedó asombrado por la cantidad de respuestas”, dice Max Kozlov, en un comentario que acompaña el trabajo científico en la misma revista.

Un primer borrador

Aunque preliminar, la métrica resultante ofrece las primeras tablas de crecimiento integrales para el desarrollo cerebral. “Los gráficos permiten observar cómo los cerebros humanos se expanden rápido en los primeros años de vida y luego se encogen lentamente con la edad”, agrega el texto. Esto se sabía, pero el conjunto masivo de datos reunidos permite cuantificarlos y arroja otros resultados singulares. Incluyeron cerebros de personas neurotípicas, así como de pacientes con la enfermedad de Alzheimer y diferencias neurocognitivas, incluido el trastorno del espectro autista. Los investigadores utilizaron modelos estadísticos para extraer información de las imágenes y asegurarse de que los escaneos fueran directamente comparables, sin importar qué tipo de máquina de resonancia magnética se hubiera utilizado.

Los propios autores advierten que éste es un primer borrador para abordar el problema, pero la comunidad neurocientífica se mostró impresionada por las dimensiones del trabajo.

“El trabajo es espectacular, con unos números abrumadores: probablemente no exista ningún conjunto de datos de resonancia magnética tan importante como éste —opina Gustavo Sevlever, director de docencia e investigación de Fleni—. Reúne bases de distintas fuentes y orígenes, ya de por sí bastante numerosas, y las analiza todas juntas. Por un lado, creo que es un recurso metodológico interesante en algo que, como dicen los autores, es apenas un comienzo. Los resultados muestran cosas que ya se conocían: que el cerebro crece en la infancia, se achica con la edad y que esa disminución morfológica tiene distintas trayectorias lineales de acuerdo con la neuroanatomía. Pero las cuantifica. Como cualquier estudio de esta envergadura, adolece de problemas metodológicos que tienen que ver con la heterogeneidad de las distintas muestras, pero brinda una plataforma formidable para entender y profundizar aspectos específicos, como las atrofias de distintas regiones del cerebro vinculadas con la memoria, el procesamiento cognitivo y otras funciones”.

El resultado final es un conjunto de gráficos que trazan métricas cerebrales según la edad. El volumen de la materia gris (grosor cortical) alcanza su punto máximo temprano, mientras que el de materia blanca (que se encuentra en los tejidos más profundos del cerebro y contiene axones, prolongaciones de las neuronas) tiende a alcanzar su punto máximo alrededor de los 30 años. Por su parte, el espacio ventricular (la cantidad de líquido cefalorraquídeo), del que se sabía que aumentaba con la edad y se asocia con atrofia cerebral, tiende a crecer muy rápido en la edad adulta tardía.

“La idea es muy simple y muy relevante —estima el argentino Agustín Ibañez, director del Latin American Brain Health Institute y profesor asistente de investigación del Trinity College Dublin—: se trata de estandarizar distintas características del cerebro, como la materia gris, la sustancia blanca, el tamaño de los ventrículos (en los que se da una relación inversa con el del cerebro: cuando éste se achica, aquellos se agrandan). Tener esta ‘cartografía’ permite ubicar a cada individuo dentro de un rango de lo que se espera para esa edad. Es algo que hasta ahora no existe”.

Y agrega: “Encontraron algunas cosas muy impresionantes. Por ejemplo, los ventrículos se agrandan en la vejez porque el cerebro se empieza a atrofiar, tanto en la salud como en la enfermedad. Pero lo que ellos vieron es que ya empiezan a crecer a partir de los 30. También descubrieron hitos del desarrollo a lo largo de la infancia y la adolescencia que habían sido anticipados, pero que no estaban bien descriptos. Lo otro importante que se observó es que en distintas patologías psiquiátricas, el desarrollo se desvía de la trayectoria esperada en las ventanas de tiempo que son críticas. Por ejemplo, de la Enfermedad de Alzheimer ya sabemos que empieza antes de que se manifieste. Estas cartas capturan esas sutilezas”.

Tener un marco de referencia es vital para muchas cosas; entre ellas, saber  si hay desviaciones que se puedan usar para detectar anomalías. Según los científicos argentinos, los obstáculos que quedan por delante tienen que ver con la heterogeneidad de las muestras, y con la aplicación y significado clínico de estos hallazgos en la “vida real”.

En busca de un sueño

“Estas diferencias de origen son resueltas, hasta cierto punto, con los recursos informáticos de homogeneización —explica Sevlever—. Curiosamente, este artículo surge muy poco después de otro que, también en Nature, critica las series de datos de resonancia magnética y sobre todo sus conclusiones haciendo hincapié en que la cantidad de casos suele ser insuficiente para sostenerlas (Nature. 2022Mar;603(7902):654-660). Este juicio no es válido para este estudio, cuyos números no tienen equivalente en la literatura médica.  Un buen punto de comienzo para la utilización de Big Data en neuroimágenes”.

“Es un primer paso y un gran avance —destaca Ibáñez—, pero esto no significa que ya tenemos una cartografía del cerebro. Lamentablemente, de estos 120.000 estudios, la gran mayoría viene de Estados Unidos y Europa; menos del 1% son de Sudamérica o África. Es como si estuviéramos comparando la talla y el peso para la Argentina sobre la base de la población asiática. Hay que trabajar mucho más. Además, es necesario subrayar que no existe una relación lineal entre tamaño y función. Una vieja tradición de las neurociencias comparadas entre animales y humanos trata de establecer correlaciones entre tamaños, pero no es directa. Cerebros pequeños o grandes pueden funcionar mejor o peor de acuerdo al porqué sean más pequeños o más grandes”.

De hecho, si los gráficos finalmente se implementan, se necesitará mucho cuidado para garantizar que no se malinterpreten. “Un cerebro grande no necesariamente es un cerebro que funcione bien”, dice Hannah Tully, neuróloga pediátrica de la Universidad de Washington en Seattle, en la nota que acompaña al artículo.

“El principal problema es qué porcentaje de la varianza [entre personas] va a explicar esto —destaca Ibañez—. O sea, la relación entre función y tamaño ajustado por edad y género, incluso si tuviéramos las imágenes cerebrales de todo el mundo, nos explicaría un porcentaje de esa variabilidad, no toda. Es un primer paso en dirección a un sueño: que cada neurólogo pueda tener parámetros que permitan anticipar cualquier tipo de desviación a lo largo del ciclo vital”.