¿Por qué el cerebelo humano es el titular de las noticias?

El gen PHLPP1 de Neanderthal puede desencadenar una mielinización más alta en el cerebelo humano.

Esta imagen muestra que una de las características que distinguen a los humanos modernos (derecha) de los neandertales (izquierda) es una forma globular del cerebro.

Fuente: Philipp Gunz (CC BY-NC-ND 4.0)

Ayer, el New York Times publicó un artículo, “Cráneos más estrechos, cerebros oblongos: cómo el ADN neandertal todavía nos forma”, por Carl Zimmer. Esta cobertura de noticias pone en el centro de atención una información nueva y fascinante sobre el cerebelo humano (latín para “pequeño cerebro”).

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Este informe del NYT se basa en un nuevo estudio, “La introgresión neandertal arroja luz sobre la moderna globularidad endocraneal humana”, de Philipp Gunz y sus colegas, publicado el 13 de diciembre en Current Biology. Como lo describe Zimmer, esta investigación ofrece una “visión sin precedentes de los cambios genéticos que influyen en la evolución del cerebro humano”.

CNN, The Independent, Daily Mail.com y otros medios de comunicación de todo el mundo también cubrieron el reciente estudio de Gunz et al. El cerebelo es un tema de neurociencia de tendencia. Basado en la marejada de la cobertura, parece que el “pequeño cerebro” está a punto de convertirse en un favorito de los medios de comunicación.

A principios de este año, escribí un post de Psychology Today , “La evolución de la forma moderna del cerebro humano vinculado a los lóbulos parietales y el cerebelo”, basado en otro estudio (2018) de Gunz y colegas del Departamento de Evolución Humana del Instituto Max Planck para Antropología evolutiva.

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Este documento, “La evolución de la forma del cerebro humano”, informó que los cráneos humanos modernos se volvieron más globulares que el cráneo Neandertal alargado con forma de pelota de rugby debido a una rápida expansión de los lóbulos parietales y el abultamiento del cerebelo. Los humanos modernos tienen una base de cerebro de forma globular, con una fosa craneal posterior más redonda y expandida en la parte posterior del cráneo que aloja el cerebelo, y un hueso parietal más grande como se ve en el gráfico a continuación.

Diferencias en la forma endocraneal entre neandertales y humanos modernos

Fuente: “La introgresión neandertal arroja luz sobre la globularidad endocraneal humana moderna” por Gunz et al. (Biología actual, 2018)

En particular, el estudio más reciente de Gunz et al. identifica, por primera vez, que los humanos modernos que llevan dos fragmentos de ADN neandertales (UBR4 y PHLPP1) tienen cabezas ligeramente menos redondeadas que los Homo sapiens que no portan estos genes neandertales.

Los investigadores sospechan que la expresión neural de estos dos genes en los humanos modernos está relacionada con la neurogénesis (nacimiento de nuevas neuronas) en la región del putamen de los ganglios basales y una mielinización más robusta en el cerebelo. “Ambas regiones del cerebro reciben información directa de la corteza motora y participan en la preparación, el aprendizaje y la coordinación sensoriomotora de los movimientos. “Los ganglios basales también contribuyen a diversas funciones cognitivas, en la memoria, la atención, la planificación, el aprendizaje de habilidades y la evolución potencial del habla y del lenguaje”, dijo Philipp Gunz en un comunicado.

De todos los informes de noticias en los principales medios de comunicación que leí sobre la última investigación de Neanderthal UBR4 / PHLPP1 esta mañana, el pasaje a continuación del artículo del Times por Carl Zimmer resume los hallazgos de Gunz et al. más sucintamente

Estos hallazgos sugieren que PHLPP1 y UBR4 evolucionaron para funcionar de manera diferente en los cerebros humanos modernos. La versión humana moderna de PHLPP1 puede haber producido mielina extra en el cerebelo. Y nuestra versión de UBR4 puede haber hecho que las neuronas crezcan más rápido en el putamen. ¿Por qué estos cambios? Simon Fisher, coautor del nuevo estudio en el Instituto Max Planck de Psicolingüística en los Países Bajos, especuló que los humanos modernos desarrollaron poderes más sofisticados del lenguaje. Es posible que también hayan mejorado en la fabricación de herramientas. “Cosas como el uso de herramientas y la articulación del habla dependen enormemente de los circuitos del motor”, dijo el Dr. Fisher. Ambos requieren que el cerebro envíe comandos rápidos y precisos a los músculos. Y puede no ser una coincidencia que el cerebelo y el putamen sean partes cruciales de nuestro circuito motor, las mismas regiones que ayudaron a cambiar la forma general del cerebro humano moderno.

La versión en línea de este artículo del New York Times incluye un impresionante video de 13 segundos en 3D de un cráneo Neandertal y un cráneo humano moderno que giran de lado a lado en el espacio negativo.

“No sabemos exactamente qué está haciendo el cerebelo [humano]. Pero sea lo que sea lo que esté haciendo, lo está haciendo mucho ”. —Richard M. Bergland, MD (neurocientífico del siglo 20, neurocirujano y autor de The Fabric of Mind )

Durante la última década, he estado tratando (con un mínimo de éxito) de despertar la curiosidad de una audiencia general sobre el cerebelo maravilloso y enigmático. Basta con decir que leer un montón de artículos publicados por algunos de los medios de comunicación más influyentes de esta mañana, todos los cuales mencionan detalles aparentemente extravagantes sobre el cerebelo, me ponen en la nube nueve. Estoy seguro de que si mi difunto padre, Richard Bergland (1932-2007) estuviera vivo para presenciar esta investigación de vanguardia que se está entregando a un gran número de lectores, él también estaría sobre la luna.

Cuando mi padre murió en 2007, hice una promesa de mantener mi antena en alto para cualquier nueva investigación que pudiera mejorar nuestra comprensión de “lo que sea” que el misterioso cerebelo humano está “haciendo mucho” en su honor.

Curiosamente, el cerebelo humano es solo alrededor del 10 por ciento del volumen total del cerebro, pero contiene la mayoría de las neuronas totales del cerebro. Aunque los números específicos son discutibles, se estima que el cerebelo humano alberga 101 mil millones de neuronas (Andersen et al., 1992) mientras que la corteza cerebral contiene aproximadamente 21 a 26 billones de neuronas (Pelvig et al., 2008).

Sobre la base de esta distribución sorprendentemente desproporcionada de neuronas, y el hecho de que mi padre observaba regularmente déficits cognitivos en pacientes de neurocirugía con función cerebelosa atípica, desarrolló una “suposición basada en la educación” de que el cerebelo humano estaba involucrado con mucho más que el control motor fino. y coordinación. ( Cerebeloso es la palabra hermana a cerebral y significa “relacionado con o localizado en el cerebelo”).

Dicho esto, debido a que ha estado bien establecido durante siglos que el cerebelo desempeña un papel central en el ajuste fino de los movimientos musculares y la coordinación, fue una obviedad hacer de las funciones cerebelosas el foco central de mi primer libro, The Athlete’s Way (St . La prensa de martin). Mientras escribía este manuscrito, mi padre me ayudó a crear un modelo basado en el cerebro y el cerebelo al que llamamos “cerebro con cerebro hacia abajo”. (Ver, “El cerebro dividido: una hipótesis en constante cambio” que exploró funciones motoras conocidas, junto con con algunas funciones hipotéticas no motoras del cerebelo.

Mi padre falleció cuatro meses después de la publicación del libro en el que colaboramos. Desde entonces, he hecho todo lo posible por actualizar las hipótesis de papá sobre el cerebelo basándose en los últimos descubrimientos basados ​​en la evidencia. Independientemente de lo esotérico que un nuevo estudio sobre el cerebelo pueda parecerle al lector general, como bloguero, trato de informar sobre cada estudio significativo del cerebelo publicado en una revista revisada por expertos. Mi objetivo a largo plazo es coordinar una línea de tiempo detallada de cómo progresó la investigación del cerebelo de última generación a lo largo del siglo XXI para la posteridad.

Para estar al tanto de todas las investigaciones más recientes sobre este tema, superviso tres palabras clave, “cerebelo”, “cerebelar” y “células de Purkinje”, usando las Alertas de Google. Esta tríada de palabras relacionadas con el “pequeño cerebro” surgió regularmente durante las conversaciones con mi padre sobre cómo funciona el cerebro completo. En estos días, mantengo un diálogo sobre el cerebelo con los principales expertos en el campo (como Jeremy Schmahmann) a través de la correspondencia por correo electrónico, Twitter y otras plataformas de medios sociales.

Cerebellum News es un tema de tendencia en las plataformas de medios

Normalmente, recibo un mensaje de alerta de Google relacionado con una de las palabras relacionadas con el cerebelo mencionadas anteriormente aproximadamente una vez a la semana. Dicho esto, en el último mes más o menos, ha habido dos veces que mi bandeja de entrada se inundó con un tsunami de noticias de última hora sobre la cobertura del cerebelo por una amplia gama de medios de comunicación.

La primera vez que sucedió esto fue a fines de octubre, luego de que NPR informara sobre un estudio del cerebelo realizado por Scott Marek y sus colegas (2018) en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis. Esta investigación se anunció por primera vez en un comunicado de prensa con un título pegadizo, “El centro de control de calidad de Mind se encuentra en el área del cerebro ignorado durante mucho tiempo: Cerebellum revisa y corrige los pensamientos, el movimiento”, y se hizo popular como un incendio en los medios de comunicación. (Vea, “3 razones por las que el ‘pequeño cerebro’ podría convertirse en la próxima gran cosa”.)

La segunda vez que las noticias sobre el cerebelo activaron las alarmas a través de las alertas de Google comenzó ayer por la tarde con el último estudio de Philipp Gunz y sus colegas. Lo más probable es que en los próximos días muchos otros medios informen sobre estos hallazgos del ADN neandertal.

Gracias a la innovadora investigación interdisciplinaria de equipos de colaboración en todo el mundo, como Gunz et al., Estamos resolviendo lentamente los numerosos enigmas del cerebelo humano. Con suerte, un aumento en la cobertura de los medios sobre el “pequeño cerebro” se traducirá en fondos que mantendrán firme toda esta investigación pionera del cerebelo.

Referencias

Philipp Gunz, Amanda K. Tilot, Katharina Wittfeld, Alexander Teumer, Chin Yang Shapland, Theo GM van Erp, Michael Dannemann, Benjamin Vernot, Simon Neubauer, Tulio Guadalupe, Guillén Fernández, Han G. Brunner, Wolfgang Enard, James Fallon, Norbert Anfitrión, Uwe Völker, Antonio Profico, Fabio Di Vincenzo, Giorgio Manzi, Janet Kelso, Beate St. Pourcain, Jean-Jacques Hublin, Barbara Franke, Svante Pääbo, Fabio Macciardi, Hans J. Grabe, Simon E. Fisher. “La introgresión neandertal arroja luz sobre la globularidad endocraneal humana moderna”. Biología actual (Publicado por primera vez el 13 de diciembre de 2018) DOI: 10.1016 / j.cub.2018.10.065

Simon Neubauer, Jean-Jacques Hublin y Philipp Gunz. “La evolución de la forma del cerebro humano”. Avances científicos (Publicado por primera vez el 24 de enero de 2018) DOI: 10.1126 / sciadv.aao5961