Karl Zilles, del centro de investigación Jülich y RWTH University Aachen, de Alemania, es un neurocientífico de renombre internacional que estudia la organización estructural y funcional del cerebro. Ha publicado más de 600 artículos y en 2013 lideró un mapa en 3D del cerebro humano cincuenta veces más detallado que los actuales que incluye la arquitectura cortical, la conectividad, la genética y la funcionalidad. "La mejor forma de entender algo tan complicado como el cerebro humano", asegura. El prefesor Zilles visitó Madrid para participar en el simposio "Avances y perspectivas en Neurociencia", que tuvo lugar en la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Madrid, y para impartir la II Conferencia Cátedra UAM-Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno a los alumnos de Medicina y del máster de Neurociencia.

Entre sus muchas investigaciones, que abarcan patologías neurodegenerativas como el alzhéimer o el párkinson, una concluye que el tamaño del cerebro humano aumentó durante el pasado siglo, al tiempo que se aceleró de forma considerable su maduración. Sin embargo, no ha crecido de igual forma en hombres y mujeres.

¿El tamaño del cerebro sigue aumentando?

Hace un par de décadas comparamos el peso del cerebro de personas que vivieron entre los siglos XIX y XX. Había buenos archivos en Reino Unido, Alemania y Francia de los últimos 100 años. Y siguiéndolos pudimos ver que el tamaño del cerebro incrementó 70 gramos. Es decir, que entonces el cerebro en promedio era más pequeño que en la actualidad. El tamaño total del cerebro de los hombres era de 1.370 g, en las muestras anteriores a 1880, mientras que en las inmediatamente anteriores a 1979 era de 1.439 gramos. Sin embargo, el tamaño del cerebro de las mujeres se mantuvo más o menos igual durante ese periodo de tiempo, oscilando entre los 1235 y 1273 gramos, con un promedio de 1246. Además vimos que la velocidad de crecimiento postnatal del cerebro experimentó una aceleración impresionante durante este período. El 95 % del tamaño final del cerebro de los hombres se alcanzaba antes de 1880 a los 6,1 años, mientras que veinte años después, alrededor de 1902, la edad bajaba a 3,8 años, y en las muestras más cercanas a 1979, el cerebro alcanzaba el tamaño máximo con sólo 2,9 años. En el caso de las mujeres, si el 95 % del tamaño final del cerebro femenino antes de 1880 se alcanzaba a los 4,9 años, alrededor de 1979, la edad de maduración fue de 2,4 años. Esto significa que en ambos sexos el cerebro madura mucho más rápido hoy en día que hace 100 años, y los cerebros de las mujeres maduran más rápidamente que los de los hombres.

¿A qué puede atribuirse?

Sólo podemos especular sobre las razones del aumento absoluto de los cerebros de los hombres y la aceleración de la maduración del cerebro en ambos sexos. Una de las razones puede ser la mejora en el estado nutricional de las poblaciones europeas durante los cien años que abarcó el análisis. Esto podría explicar la aceleración de la maduración cerebral en ambos sexos, pero no el aumento absoluto en el tamaño del cerebro de los hombres respecto al de las mujeres. Otra posible causa para explicar esta diferencia de tamaño entre ambos sexos podría ser el acceso diferente a la educación para hombres y mujeres durante el siglo pasado. Pero son solo especulaciones. Faltan datos científicos que tengan en cuenta posibles influencias epigenéticas. Como científico debo decir que hace falta más investigación para interpretar esos resultados.

¿Según estos datos, podemos deducir que el cerebro de los filósofos clásicos eran más pequeños que los nuestros ahora?

No podemos extrapolar los datos al pasado o al futuro, porque no sabemos las causas de ese incremento. Por lo tanto, no hay que preocuparse por el tamaño del cerebro de Aristóteles. Hay que tener en cuenta que el peso de un cerebro normal adulto oscila actualmente entre 1 y 1,8 kilos. Lo que significa que hay una variación del 80%. Y en ambos casos extremos la capacidad intelectual es prácticamente la misma. No hay una correlación simple entre el tamaño del cerebro y la capacidad intelectual.

¿Eso significa que el tamaño del cerebro no importa?

Aparentemente las personas con un cerebro de 1 kilo o 1,8 kg tienen las mismas capacidades intelectuales. Pero si se relaciona el cociente intelectual (CI) con el tamaño del cerebro sí hay una correlación pequeña pero significativa. Esto no significa que las personas con un cerebro más grande tengan un CI mayor, pero la probabilidad de que sean más inteligentes es mayor que con un cerebro pequeño.

Si el cerebro de las mujeres es más pequeño y el tamaño se relaciona con el CI, ¿sugiere esto que el CI de las mujeres es menor que el de los hombres?

No. La correlación entre el tamaño cerebral y CI se mantiene en grupos de hombres, en grupos de mujeres y también en grupos que incluyen a hombres y mujeres. Puesto que no hay diferencias entre el CI de hombres y mujeres, esto significa que ambos utilizan distintas estrategias para tener un CI semejante, independientemente del tamaño. Este es un buen ejemplo de cómo este tipo de correlaciones debe interpretarse con cautela.

¿Cuál es la diferencia entre un cerebro grande y otro pequeño?

¿Hablamos de un cerebro actual o en el pasado? En el pasado no lo sabemos porque se hacían medidas de todo el cerebro en conjunto, no de cada parte. En la actualidad sabemos que todas las partes de un cerebro grande son grandes. No hay una parte del cerebro que haya crecido más proporcionalmente que las otras, ni siquiera la corteza cerebral.

¿Qué avances destacaría en el estudio del cerebro?

Hay muchos avances en investigación clínica y básica. En clínica, importantes adelantos en la precisión del tratamiento y diagnóstico, gracias a las nuevas técnicas de neuroimagen (PET, RM). Esto está cambiando el abordaje de algunas patologías del cerebro. Ahora se pueden implantar estents en los vasos del cerebro para prevenir posteriores daños en la circulación cerebral. Otro avance es la introducción de la genética y la inmunología. Por ejemplo, el tratamiento de la esclerosis múltiples ha cambiado enormemente en dos o tres décadas. Por otro lado, la neuroimagen permite estudiar poblaciones normales y entender el funcionamiento del cerebro normal: el pensamiento, el control de emociones, del movimiento. Este es un paso muy importante para pasar de especulaciones sobre los mecanismos psicológicos a lo que realmente ocurre en el cerebro. Hemos combinado las posibilidades de la tecnología computacional con la fisiología y anatomía, porque el cerebro es el sistema más complejo de todo el universo y es necesario combinar técnicas para analizar los datos que se obtienen en la investigación. En investigación básica tenemos también importantes avances. Por ejemplo la genética combinada con los métodos anatómicos y fisiológicos clásicos. Ahora disponemos de animales con genes idénticos a los humanos, que sirven como modelos de distintas enfermedades del cerebro. Animales knockout, [a los que se ha inactivado o eliminado uno o más genes], knockin, [con mutaciones en un gen] o knockouts condicionales [en los que se puede controlar la expresión del gen].

En ese sentido, por la complejidad del cerebro, el proyecto Brain de Estados Unidos busca nuevas técnicas para poder avanzar en su estudio. Es el caso de la optogenética. ¿Qué opina de esta técnica que permite activar y desactivar grupos de neuronas mediante luz?

La optogenética es una combinación ideal de la genética y las técnicas clásicas en neuroanatomía. Es estupenda para estudiar el cerebro a nivel celular, las conexiones entre las células y sus funciones. La única desventaja es que está restringida a los experimentos con animales y hay que ser muy cuidadosos a la hora de trasladar los resultados al cerebro humano. Algunas personas son muy ingenuas cuando hacen modelos del cerebro humano en ratones. El cerebro humano tienen millones de años de evolución y su organización molecular difiere mucho de los ratones. No se puede extrapolar. Aparte de esto, es una técnica tan importante como la imagen funcional o las técnicas de conectividad en el cerebro in vivo. Esta última encaminada a entender el funcionamiento de las conexiones del cerebro en condiciones normales y patológicas.

¿Y qué opina del proyecto Human Brain europeo?

Es diferente del americano. Está más encaminado a reproducir de forma computacional la complejidad del cerebro humano. En contraste con el americano, más centrado en el conectoma, el europeo trata de desarrollar nuevas tecnologías de computación. Esto es importante también para la neurociencia, porque la supercomputación es necesaria para entender un sistema tan complejo como el cerebro.

Volviendo a los modelos animales, casi todas las semanas las principales revistas científicas publican algún estudio hecho en ratones, que se extrapola a humanos. ¿Se puede dar este salto?

En algunos casos esos modelos son muy valiosos porque se puede aprender mucho sobre los mecanismos moleculares. Por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson, miramos los principales genes afectados en esta patología en humanos y hacemos un ratón knockout para uno de esos genes, como el de la parkina [importante para el funcionamiento de las mitocondrias]. Pero en esos ratones no hay degeneración de la sustancia negra [del cerebro, que produce dopamina], como ocurre en humanos. Ni tampoco síntomas característicos, como la acinesia o el temblor. Esos genes en un organismo diferente tienen consecuencias diferentes. Y lo mismo con otros genes. Sin embargo, por casualidad, nos dimos cuenta de que en un modelo de calcificación intraocular, los ratones se movían de forma extraña, tenían temblor y acinesia, aunque no tienen defectos en los genes asociados al parkinson. Y tienen neurodegeneración de la sustancia negra, como en el cerebro humano. Por eso los modelos de ratón deben interpretarse con cautela. Y más en caso de patologías como depresión o esquizofrenia. La esquizofrenia afecta a las funciones cognitivas y no puedes controlar eso en ratones. Y lo mismo para la depresión. ¿Cómo controlas las emociones de un ratón? Este es el problema de los modelos animales. Esto no significa que yo esté en contra, porque pueden ser muy valiosos a nivel molecular, que es parecido en ambas especies. Sin embargo, para estudiar la citoarquitectura del cerebro humano, los modelos de primate son mejor. Y aún así, hay diferencias a nivel molecular, aunque estructuralmente sean muy parecidos.

Entonces, ¿podremos llegar a entender cómo funciona el cerebro humano?

Si me pregunta si podremos comprender el cerebro en su totalidad, no puedo predecir el futuro. Soy un científico. Como dijo Helmuth Smith, si tuviera visiones iría al psiquiatra.

En su opinión, ¿cuál es el reto más importante en el estudio del cerebro?

En neurociencia básica, conseguir un modelo realista del cerebro humano que incluya la anatomía a alta resolución, la organización química, molecular y genética. La comunidad científica está trabajando para crear un modelo así, desarrollando métodos que permitan crear este mapa de forma realista, basado en datos reales. Y en clínica, luchar contra las enfermedades neurodegenerativas, especialmente la enfermedad de Alzheimer, porque en 20 años la mitad de la población la padecerá y no podremos afrontarlo con nuestros sistemas de salud.

ABC
27/07/2016