Desarrollo del cerebro

Desarrollo del cerebro

Maduración del cerebro de los vertebrados

El sistema nervioso central de los humanos se empieza a formar cuando el embrión tiene unas dos semanas. En los embriones de los vertebrados, el sistema nervioso central comienza como un tubo que rodea una cavidad llena de fluido. A medida que el tubo queda cubierto bajo la superficie de la piel, el extremo anterior crece y se diferencia del resto por la formación del cerebro posterior, el medio y el anterior. El resto se convierte en la médula espinal. Al nacer, el cerebro humano pesa alrededor de 350 gramos, para el primer año de vida, pesa un kilogramo, cerca de su peso adulto de entre 1200 y 1,400 gramos.

Generación y desarrollo de las neuronas

Las neuronas en desarrollo proliferan, migran, se diferencian, se mielinizan y forman sinapsis.

La proliferación: se refiere a la producción de nuevas células. Este proceso es similar en todos los vertebrados, excepto para la cantidad de divisiones de las células. Por ejemplo, los cerebros de los humanos difieren del de los chimpancés principalmente porque las neuronas siguen proliferando más tiempo en los humanos.

Migración: una vez que las células se han diferenciado como neurona o glías (tejido que rodea y protege a las células nerviosas), migran. Algunas neuronas migran mucho más rápido que otras. Algunas de ellas, al migrar, se mueven de forma radial (del interior del cerebro al exterior), otras tangencialmente (por la superficie del cerebro) y otras tangencial y después radial. Durante este proceso salen al rescate las sustancias llamadas inmunoglobulinas y quimiocinas, estás son las responsables de guiar la migración de las neuronas. Un déficit de estas sustancias genera una migración defectuosa, un cerebro de tamaño más pequeño, menor crecimiento de los axones y retraso mental. En el otro extremo, los excesos de inmunoglobulinas se ha ligado a algunos casos de esquizofrenia.

Diferenciación: al principio una neurona primitiva luce como cualquier otra célula. La neurona se diferencia de otras gradualmente y forma su axón y dendritas. El axón crece primero, en muchos casos la neurona migrante arrastra su creciente axón como una cola, en otros casos, el axón tiene que crecer hacia su objetivo abriéndose paso entre una maraña de otras células y fibras. Cuando la neurona migrante llega a su destino, las dendritas se empiezan a formar.

Mielinización: es el proceso mediante el cual las glías producen las cubiertas de lípidos aislantes que aceleran la transmisión en los axones de muchos vertebrados. La mielina se forma primero en la médula espinal y después en el cerebro posterior, el medio y el anterior. A diferencia de la rápida proliferación, la mielinización continúa gradualmente durante muchas décadas.

Sinaptogénesis: la formación de sinapsis. Este proceso inicia antes del nacimiento pero continúa durante toda la vida. No obstante el proceso se desacelera a medida que envejecemos.

¿Nuevas neuronas?

En el siglo XIX se pensaba que en la adultez no era posible generar nuevas neuronas, pero se ha demostrado lo contrario. Estudios basados en la concentración de carbono 14 en el ADN han concluido que generamos nuevas neuronas prácticamente durante toda nuestra vida, especialmente en los receptores olfatorios y en el hipocampo, pero también informaron que es probable que en la corteza cerebral del adulto no se generen nuevas neuronas.

Es importante saber que aunque generamos nuevas neuronas durante nuestra vida, a medida que envejecemos nuestras neuronas se van volviendo menos cambiantes.

Proyecciones de los axones

Un famoso biólogo, Paul Weiss, llevó a cabo un experimento que consistió en injertar una pata extra a una salamandra y luego esperó a que le regeneraran axones. Cuando los axones llegaron a los músculos, la pata extra se movía en sincronía con las demás.

Weiss descartó la idea de que cada axón se proyecta a exactamente al músculo correcto en el miembro extra. En cambio sugirió que los nervios se ligaban a los músculos de forma aleatoria y luego enviaban una serie de mensajes, cada uno de ellos sintonizando a un músculo diferente. Cada músculo recibí muchas señales pero respondía sólo a una.

Weiss estaba equivocado, evidencia posterior sugirió que cada axón encontraba exactamente el músculo correcto.

En un estudio, Roger Sperry, ex alumno de Weiss, cortó los nervios ópticos de algunos tritones. El nervio óptico dañado volvía a crecer y a conectarse con el tectum (el área visual principal de los peces, anfibios, reptiles y aves. Cuando se formaban las nuevas sinapsis, el tritón recuperaba la vista. Repitió lo mismo pero girando el ojo 180 grados, el tritón recuperó la vista pero ahora veía al revés. Con este resultado pudo concluir que los nervios vuelven a conectarse en los mismos lugares.

En los seres humanos, un axón se proyecta siguiendo las moléculas que se encuentran sobre la superficie de la célula, atraído por algunas sustancias y repelido por otras, mediante un proceso que guía al axón en la dirección correcta.

Competencia entre los axones como principio general

Para algunos teóricos, la competencia entre los axones sugiere un principio general conocido como “darwinismo neural”. En el desarrollo del sistema nervioso empezamos con un número mayor de neuronas y sinapsis que el que conservamos. Las sinapsis se forman de manera aleatoria, y luego un proceso de selección retiene alguna y rechaza otras. Los axones y las combinaciones más exitosas sobreviven, las demás fracasan.

El principio de la competencia entre los axones es muy importante pero debemos ser cuidadosos a la hora de compararlo con teoría darwiniana. Las mutaciones de los genes son hechos aleatorios, pero las neutrofinas guían las ramificaciones y las sinapsis de los nuevos axones en la dirección correcta.

Determinantes de la supervivencia de las neuronas.

Al inicio, el sistema nervioso genera muchas más neuronas de las que de hecho sobrevivirán. Algunos axones establecen contactos sinápticos con células que les liberan el factor de crecimiento neural (NGF) u otras neurotrofinas, las cuales promueven la superviviencia y el crecimiento de las neuronas. Las neuronas que reciben las neurotrofinas sobreviven, las otras mueren en un proceso llamado apoptasis.

El sistema del cerebro que lleva a la sobreproducción e neuronas, para después aplicar la apoptosis, permite al SNC empatar la cantidad de axones que llegan con la

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