Los neurocientíficos de la Universidad de Cambridge han identificado cinco “épocas principales” de la estructura cerebral a lo largo de la vida humana, a medida que nuestros cerebros se reconfiguran para soportar diferentes formas de pensar mientras crecemos, maduramos y, en última instancia, declinamos.
Un estudio dirigido por la Unidad de Cognición y Ciencias del Cerebro del MRC de Cambridge comparó los cerebros de 3.802 personas de entre cero y noventa años utilizando conjuntos de datos de exploraciones de difusión por resonancia magnética, que mapean las conexiones neuronales al rastrear cómo se mueven las moléculas de agua a través del tejido cerebral.
En un estudio publicado en Nature Communications, los científicos dicen haber detectado cinco amplias fases de la estructura del cerebro en la vida humana promedio, divididas por cuatro “puntos de inflexión” fundamentales entre el nacimiento y la muerte, cuando nuestros cerebros se reconfiguran.
Distintas fases
La “topología” del cerebro infantil se extiende desde el nacimiento hasta un punto de inflexión a los nueve años, cuando pasa a la fase de la adolescencia, una era que dura hasta los 32 años, en promedio.
A principios de los treinta, el cableado neuronal del cerebro se transforma en un estado adulto. Esta es la etapa más larga, con una duración de más de tres décadas. Un tercer punto de inflexión, alrededor de los 66 años, marca el inicio de una fase de «envejecimiento temprano» de la arquitectura cerebral. Finalmente, el cerebro de «envejecimiento tardío» se forma alrededor de los 83 años.
«Sabemos que el cableado del cerebro es crucial para nuestro desarrollo, pero carecemos de un panorama general de cómo cambia a lo largo de nuestras vidas y por qué», dijo la Dra. Alexa Mousley, becaria Gates Cambridge que dirigió la investigación.
Estas épocas proporcionan un contexto importante sobre las áreas en las que nuestros cerebros podrían ser mejores o más vulnerables en diferentes etapas de nuestra vida. Podrían ayudarnos a comprender por qué algunos cerebros se desarrollan de manera diferente en momentos clave de la vida, ya sean dificultades de aprendizaje en la infancia o demencia en la vejez.
Cerebro infantil
Desde la infancia hasta la niñez, nuestros cerebros se definen por la “consolidación de la red”, a medida que la riqueza de sinapsis (los conectores entre neuronas) sobreproducidas en el cerebro de un bebé se reduce, y las más activas sobreviven.
En todo el cerebro, las conexiones se reconfiguran siguiendo el mismo patrón desde el nacimiento hasta aproximadamente los nueve años de edad.
Mientras tanto, la materia gris y blanca crecen rápidamente en volumen, de modo que el espesor cortical –la distancia entre la materia gris externa y la materia blanca interna– alcanza un pico, y el plegamiento cortical, las crestas características de la parte externa del cerebro, se estabiliza.
Cuando se alcanza el primer punto de inflexión, a los nueve años, el cerebro experimenta un cambio radical en su capacidad cognitiva, así como un mayor riesgo de sufrir trastornos de salud mental.
Cerebro adolescente
La segunda “época” del cerebro, la adolescencia, ve cómo la materia blanca continúa creciendo en volumen, por lo que la organización de las redes de comunicación del cerebro es cada vez más refinada, como se mide mediante la difusión del agua en las exploraciones.
Esta era se define por la eficiencia de las conexiones tanto dentro de regiones específicas como por la comunicación rápida en todo el cerebro, lo que está relacionado con un mejor rendimiento cognitivo.
“La eficiencia neuronal está, como se puede imaginar, bien conectada por caminos cortos, y la era de la adolescencia es la única en la que esta eficiencia está aumentando”, dijo Mousley.
Estos desarrollos alcanzan su punto máximo, en promedio, a principios de los años treinta, lo que constituye el “punto de inflexión topológico más fuerte” de toda la vida, dicen los investigadores.
“Alrededor de los 32 años, vemos los cambios más direccionales en el cableado y el cambio general más grande en la trayectoria, en comparación con todos los demás puntos de inflexión”, dijo Mousley.
Si bien la pubertad ofrece un inicio claro, el final de la adolescencia es mucho más difícil de determinar científicamente. Basándonos únicamente en la arquitectura neuronal, descubrimos que los cambios en la estructura cerebral, similares a los de la adolescencia, terminan alrededor de los treinta y tantos.
Cerebro adulto
A los 32 años, comienza la etapa más larga, la de la adultez. La arquitectura cerebral se estabiliza en comparación con fases anteriores, sin grandes cambios durante treinta años. Esto se corresponde con un estancamiento en la inteligencia y la personalidad, según otros estudios, según los investigadores.
También descubrieron que la “segregación” es más notoria durante esta época, a medida que las regiones lentamente comienzan a compartimentarse más.
Envejecimiento cerebral precoz
El punto de inflexión a los 66 años es mucho más leve y no está definido por ningún cambio estructural importante, aunque los investigadores todavía encontraron cambios significativos en el patrón de las redes cerebrales en promedio alrededor de esta edad.
“Los datos sugieren que una reorganización gradual de las redes cerebrales culmina a mediados de los sesenta”, afirmó Mousley. “Esto probablemente esté relacionado con el envejecimiento, con una mayor reducción de la conectividad a medida que la materia blanca comienza a degenerarse.
“Esta es una edad en la que las personas enfrentan un mayor riesgo de sufrir una variedad de problemas de salud que pueden afectar el cerebro, como la hipertensión”.
Envejecimiento cerebral tardío
El último punto de inflexión se produce alrededor de los 83 años, y se inicia la última era de la estructura cerebral. Si bien los datos sobre esta era son limitados, la característica definitoria es un cambio de lo global a lo local, a medida que la conectividad cerebral total disminuye aún más, con una mayor dependencia de ciertas regiones.
“En retrospectiva, muchos sentimos que nuestras vidas se han caracterizado por diferentes etapas. Resulta que el cerebro también pasa por estas etapas”, añadió el autor principal, el profesor Duncan Astle, profesor de Neuroinformática en Cambridge.
Muchas afecciones neurológicas, de salud mental y del desarrollo neurológico están relacionadas con la configuración cerebral. De hecho, las diferencias en la configuración cerebral predicen dificultades con la atención, el lenguaje, la memoria y una amplia gama de comportamientos.
“Entender que el recorrido estructural del cerebro no es una cuestión de progresión constante, sino más bien uno de varios puntos de inflexión importantes, nos ayudará a identificar cuándo y cómo su cableado es vulnerable a las interrupciones”.
La investigación fue apoyada por el Consejo de Investigación Médica, la Fundación Gates y la Fundación Benéfica Mundial Templeton.
Fuente: : Fred Lewsey / Universidad de Cambridge
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