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La forma de la corteza cerebral depende del linaje genético

Investigadores de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) han descubierto que la forma tridimensional de la corteza cerebral está fuertemente correlacionada con la herencia ancestral. Así, han descubierto diferencias sutiles, pero sistemáticas, entre los diversos linajes continentales (europeo, africano, etc.).

La forma de la corteza cerebral depende del linaje genético

Investigadores de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) han descubierto que la forma tridimensional de la corteza cerebral -la capa exterior arrugada del cerebro que controla muchas funciones del pensamiento y las sensaciones- está fuertemente correlacionada con la herencia ancestral.

El estudio, publicado en la revista Current Biology, abre la puerta a estudios más precisos de la anatomía del cerebro y con el tiempo podría llevar a una medicina del cerebro más personalizada.

En el estudio, los investigadores encontraron que la forma de la corteza cerebral se correlaciona con la ascendencia genética.

En su estudio, los investigadores descubrieron que podían predecir con «un grado relativamente alto de exactitud la ascendencia genética de un individuo basándose en la geometría de su corteza cerebral.»

No encontraron ninguna relación entre la forma del cerebro y las habilidades funcionales o cognitivas, dice en la información de la universidad Anders Dale, profesor de la universidad, sino un tesoro de información acerca de cómo diferencias diminutas en la geometría del cerebro podrían estar correlacionadas con el linaje genético.

«La geometría de la superficie cortical del cerebro contiene abundante información sobre la ascendencia», dice el autor del estudio Chun Chieh, estudiante graduado en ciencias cognitivas. «Incluso en la población moderna contemporánea de Estados Unidos, con su crisol de diferentes culturas, todavía era posible correlacionar la estructura de la corteza cerebral con el bagaje ancestral.»

Poblaciones

Cuatro poblaciones continentales se utilizaron como referencias ancestrales: europea, africana occidental, asiática oriental y nativa americana. Las métricas para resumir la ascendencia genética de cada componente ancestral se estandarizaron en proporciones que iban del 0 al 100 por ciento.

«Miramos a ver lo bien que podríamos predecir cuánta ascendencia genética tenían de África, Europa y así sucesivamente», dice el coautor del estudio Terry Jernigan, profesor de ciencia cognitiva, psiquiatría y radiología, que agrega que las diferencias entre las cortezas de los diversos linajes se centraron en ciertas áreas.

«Había varias diferencias sistemáticas, sobre todo en los patrones de plegado y girificación de la corteza», dice Jernigan, también director del Centro para el Desarrollo Humano de la universidad. «Esos patrones eran un reflejo bastante fuerte de la ascendencia genética.»

Los investigadores informaron de que los patrones corticales representaron entre el 47 y el 66 por ciento de la variación entre la ascendencia genética de los individuos, dependiendo del linaje ancestral.

Análisis

Los investigadores analizaron los datos del estudio Imagenología Neurocognición y Genética Pediátrica (PING), un importante proyecto de recopilación de datos financiado por el Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas y el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano en 2009.

El proyecto recogió neuroimágenes y datos de genotipos de más de 1.200 niños y adolescentes de 10 lugares de Estados Unidos. La UC San Diego era el centro de coordinación del estudio y Dale y Jernigan sus principales investigadores.

El equipo de investigación utilizó un subconjunto de datos para el estudio de la corteza cerebral, analizando información genética y neuroimágenes de 562 niños de 12 años o más, un grupo elegido porque la superficie de la corteza cambia poco después de los 12.

En primer lugar, se analizaron los datos genéticos de cada uno de los niños para determinar sus diferentes linajes ancestrales. A continuación, los investigadores tomaron las exploraciones de neuroimagen de los niños y las analizaron utilizando un software de análisis conocido como FreeSurfer, desarrollado originalmente por Dale y sus colegas en 1993 y que ahora es ampliamente utilizado por la comunidad científica.

Software

El software utiliza modelos cuantitativos y algoritmos para trazar la forma de la corteza cerebral. Los resultados se compararon con los datos genéticos de los individuos y surgieron patrones vinculados al linaje genético. «Hubo una gran variabilidad en la población participante,» dice Jernigan, explicando que los resultados genéticos de los niños recorrían un continuo, donde un niño podía ser un 40 por ciento de un linaje y el 60 por ciento de otro.

Dale añade que las diferencias en las formas de la corteza entre las diversas ascendencias son «sutiles, pero sistemáticas». Para él, la comprensión de estas diferencias será importante en la refinación futura investigación sobre el cerebro y también en la creación de normas apropiadas de comparación para los diversos grupos ancestrales, y para aquellos que son una mezcla de diferentes grupos.

Jernigan está de acuerdo: «A fin de comprender lo que podría ser anormal para un individuo en particular, es muy importante tener en cuenta las diferencias en la estructura de su cerebro que son simplemente un reflejo de su ascendencia genética. Tenemos que desarrollar un análisis más informado genéticamente para detectar anormalidades en el cerebro y para medir las diferencias que pudieran explicar los síntomas de una enfermedad».

Un estudio reciente de la Universidad Drexel (Filadelfia, EE.UU.) ha observado que el grosor de corteza de niños con síndrome de Down es más gruesa de media que en los niños en general. En cambio, la superficie es menor, lo que explica que el volumen total sea menor en los niños con síndrome, como ya se sabía.

Referencia bibliográfica:

Chun Chieh Fan, Hauke Bartsch, Andrew J. Schork, Chi-Hua Chen, Yunpeng Wang, Min-Tzu Lo, Timothy T. Brown, Joshua M. Kuperman, Donald J. Hagler, Nicholas J. Schork, Terry L. Jernigan, Anders M. Dale: Modeling the 3D Geometry of the Cortical Surface with Genetic Ancestry. Current Biology (2015). DOI: 10.1016/j.cub.2015.06.006.

RedacciónT21

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