Identifican las cinco edades del cerebro humano a lo largo de la vida

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Neurocientíficos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han identificado cinco "épocas principales" de la estructura cerebral a lo largo de la vida humana, a medida que nuestro cerebro se reconfigura para soportar diferentes formas de pensar a medida que crecemos, maduramos y, finalmente, decaemos.

Las trayectorias de cambio en la estructura y función cerebral surgen a lo largo de la vida. La topología, los complejos motivos dentro de los cuales se organizan las conexiones neuronales, se desarrolla con la edad y se asocia con resultados clave en el ámbito cognitivo, conductual y de salud mental, como se demuestra en varios trabajos como el recogido en Trend in Cognitive Sciences.

Se han establecido relaciones entre topología y resultados en rangos de edad relativamente estrechos, como la infancia. Pero ¿cuáles son los principios subyacentes del cambio organizacional? ¿Existen puntos clave en nuestra vida en los que el cerebro transita hacia una fase diferente de cambio evolutivo? Abordar estas preguntas requiere un mapeo exhaustivo de la topología de la red a lo largo de la vida, junto con un marco multidimensional capaz de establecer la dinámica no lineal del cambio evolutivo.

Investigaciones previas han revelado diferencias significativas en la topología estructural asociadas tanto con las diferencias individuales como con el desarrollo a lo largo de la vida. La red cerebral de un bebé con un desarrollo típico muestra una estructura similar a la de un adulto, con distribución de núcleos, clubes ricos, un mundo pequeño y modularidad al nacer.

 A lo largo del desarrollo temprano, las redes se integran más, aumentando su fuerza y ​​eficiencia, y disminuyendo su modularidad. En la edad adulta, muchos investigadores describen un desarrollo en forma de 'U' invertida, con un pico alrededor de los 30 años, cuando el cerebro alcanza su máxima eficiencia e integración, como se documenta en el ensayo de Neuroimagen.

Con 3.802 cerebros

El nuevo 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 90 años utilizando conjuntos de datos de resonancia magnética de difusión, que mapean las conexiones neuronales al rastrear cómo se mueven las moléculas de agua a través del tejido cerebral.

Publicado en Nature Communications, los científicos afirman haber detectado cinco amplias fases de la estructura cerebral en la vida humana promedio, divididas en cuatro "puntos de inflexión" cruciales entre el nacimiento y la muerte, cuando nuestro cerebro se reconfigura.

Primera edad: de 0 a 9

La "topología" cerebral infantil se extiende desde el nacimiento hasta un punto de inflexión a los nueve años, cuando pasa a la adolescencia, una etapa que dura hasta los 32 años, en promedio.

Al principio de la treintena, el cableado neuronal del cerebro cambia a la fase adulta. 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 cerebral es crucial para nuestro desarrollo, pero carecemos de una visión global de cómo cambia a lo largo de nuestras vidas y por qué. Este estudio es el primero en identificar las principales fases del cableado cerebral a lo largo de la vida humana", ha declardo la Dra. Alexa Mousley, becaria Gates Cambridge, quien dirigió la investigación, en un comunicado.

Y ha recordado "Estas etapas proporcionan un contexto importante sobre las áreas en las que nuestros cerebros podrían ser mejores o más vulnerables en las diferentes etapas de nuestras vidas. Podría 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".

Desde la infancia hasta la niñez, nuestros cerebros se caracterizan por la "consolidación de redes", ya que la abundancia de sinapsis (los conectores entre neuronas) sobreproducidas en el cerebro de un bebé se reduce, mientras que las más activas sobreviven. En todo el cerebro, las conexiones se reconectan siguiendo el mismo patrón desde el nacimiento hasta aproximadamente los nueve años.

Mientras tanto, la materia gris y blanca crece rápidamente en volumen, de modo que el grosor cortical (la distancia entre la materia gris externa y la materia blanca interna) alcanza un máximo, y el plegamiento cortical (las crestas características en la parte externa del cerebro) se estabiliza. En el primer punto de inflexión, a los nueve años, el cerebro experimenta un cambio radical en la capacidad cognitiva, así como un mayor riesgo de trastornos de salud mental.

Segunda edad: de 9 a 32

En la segunda "época" del cerebro, la adolescencia, la materia blanca continúa creciendo en volumen, por lo que la organización de las redes de comunicación cerebrales se refina cada vez más, como se mide mediante la difusión de agua en las exploraciones. Esta era se define por la eficiencia de las conexiones, tanto dentro de regiones específicas como por la rápida comunicación en todo el cerebro, lo que se relaciona con un mejor rendimiento cognitivo.

"Como se puede imaginar, la eficiencia neuronal está bien conectada por vías cortas, y la adolescencia es la única etapa en la que esta eficiencia está aumentando", ha informado la investigadora. 

Estos desarrollos alcanzan su punto máximo, en promedio, a principios de los treinta, lo que constituye el “punto de inflexión topológico más marcado” de toda la vida, según los investigadores.

“Alrededor de los 32 años, observamos los cambios más direccionales en el cableado y el mayor cambio general en la trayectoria, en comparación con todos los demás puntos de inflexión. 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”. ha insistido

A los 32 años comienza la etapa más larga: la edad adulta. La arquitectura cerebral se estabiliza en comparación con fases anteriores, sin grandes puntos de inflexión durante treinta años. Esto se corresponde con un estancamiento en la inteligencia y la personalidad, según el estudio. También descubrieron que la segregación es más notoria durante esta época, a medida que las regiones comienzan a compartimentarse gradualmente.

Tercera edad: de 32 a 66

El punto de inflexión a los 66 años es mucho más leve y no se define por grandes cambios estructurales, aunque los investigadores aún 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. Esto probablemente esté relacionado con el envejecimiento, con una mayor reducción de la conectividad a medida que la materia blanca comienza a degenerarse", documenta la investigadora.

Hace alusión, además a que "a esta edad en la que las personas enfrentan un mayor riesgo de padecer diversas afecciones que pueden afectar al cerebro, como la hipertensión".

Cuarta edad: de 66 a 83 

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”, ha agregado el profesor Duncan Astle, profesor de Neuroinformática en Cambridge y coautor dem ensayo. 

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”, ha destacado. 

Quinta edad: de 83 a 90 

Abarca desde individuos con envejecimiento tardío hasta la edad máxima incluida en este estudio. Es importante destacar que, en comparación con todas las épocas, esta época tiene la potencia estadística más baja debido al tamaño de la muestra.