¿Qué tamaño tiene el cerebro de un niño de seis años normalmente desarrollado? ¿En qué momento de la vida se desarrollan con especial intensidad determinadas regiones del cerebro? ¿Y en qué medida disminuye la masa cerebral con la edad? Por primera vez, estas preguntas pueden responderse a partir de una gran base de datos.
Con la ayuda de más de 100.000 escáneres cerebrales de personas de todas las edades, los investigadores han creado diagramas de referencia estandarizados. Estas proporcionan información sobre el desarrollo típico de nuestro cerebro en el curso de la vida y también permiten comprender los cambios patológicos. La base de datos, de acceso público, pretende ser un importante recurso de investigación en el futuro y, con nuevas incorporaciones, podría convertirse en una herramienta estándar en la práctica clínica.
En pediatría, las curvas de crecimiento son estándar desde hace más de 200 años. Permiten ver de forma rápida y sencilla si la altura, el perímetro cefálico y el peso de un niño, por ejemplo, están dentro del rango esperado para la edad correspondiente. Nuestro cerebro también experimenta una gran evolución a lo largo de nuestra vida. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cómo y cuándo suelen producirse. Aunque las imágenes de resonancia magnética permiten conocer el cerebro vivo, la base de datos ha sido demasiado pequeña para derivar de ellas normas generales.
Datos de más de 100 estudios
Un equipo dirigido por Richard Bethlehem, de la Universidad de Cambridge, ha cerrado esta brecha de investigación. En un complejo procedimiento, los científicos recogieron escáneres cerebrales de más de 100.000 personas de todo el mundo, que habían sido publicados en más de 100 estudios. Las edades de los sujetos iban desde fetos de 115 días después de la concepción hasta ancianos de 100 años. "De este modo, pudimos documentar los primeros y rápidos pasos del desarrollo del cerebro, así como el lento declive en la vejez", dice Bethlehem.
Un reto para los investigadores fue la gran variabilidad metodológica de los distintos estudios. "Con los datos de las imágenes cerebrales, las cosas son un poco más complicadas que simplemente tomar una cinta métrica y medir la altura o la circunferencia de la cabeza de una persona", dice el coautor Jakob Seidlitz, de la Universidad de Pensilvania. Así que primero los investigadores tuvieron que normalizar los datos. Empezaron con propiedades simples como el volumen de materia gris y blanca y luego ampliaron su trabajo a detalles más finos como el grosor de la corteza y el volumen de regiones cerebrales específicas.
Hitos en el desarrollo del cerebro
En el proceso, demostraron hitos significativos en el desarrollo del cerebro, algunos de los cuales ya se sospechaban y otros fueron descubiertos recientemente. Por ejemplo, los datos muestran que el cerebro crece con especial rapidez desde la mitad del embarazo hasta el tercer año de vida, pasando del diez por ciento de su tamaño posterior al 80 por ciento. La materia gris, formada por células cerebrales, alcanza su volumen máximo a los seis años y disminuye a partir de entonces. La materia blanca, que se forma a partir de las conexiones entre las células del cerebro, crece hasta poco antes de los 29 años. A partir de entonces, el cerebro empieza a reducirse de nuevo muy lentamente, y la disminución de volumen se acelera un poco a partir de los 50 años.
Como el conjunto de datos también incluye numerosas imágenes de cerebros patológicamente alterados, los investigadores pudieron ver además cómo enfermedades como la demencia de Alzheimer afectan a nuestro órgano pensante. Por ejemplo, el volumen del cerebro de los pacientes de Alzheimer disminuye mucho más rápido de lo que sería típico para la edad respectiva de la persona afectada. "En el futuro, nuestro marco de referencia podría utilizarse para evaluar a los pacientes que se someten a pruebas de detección de enfermedades como el Alzheimer", dice Bethlehem. "Al comparar la rapidez con la que ha cambiado el volumen cerebral de un paciente en comparación con sus compañeros, los médicos podrían identificar posibles signos de neurodegeneración patológica".
Base de datos creciente
Pero antes de que los diagramas de referencia recién creados lleguen a la práctica clínica, los investigadores afirman que es necesario complementarlos con más datos. Por ejemplo, sería útil integrar más escáneres cerebrales de individuos no occidentales, ya que hasta ahora han estado poco representados en el conjunto de datos. "Todavía estamos en una fase muy temprana con nuestros diagramas cerebrales", explica Bethlehem. "Pero nuestro trabajo demuestra que es posible crear estas herramientas fusionando grandes conjuntos de datos".
Para que más investigadores puedan aportar sus datos al proyecto, su equipo ha puesto todos los datos a disposición del público en un sitio web y ofrece una herramienta para adaptar e integrar otros conjuntos de datos en él. "Esperamos seguir actualizando los diagramas y construyendo estos modelos a medida que se disponga de nuevos datos", dice Seidlitz. "Al crear un lenguaje común para las imágenes cerebrales, hemos tendido el puente necesario que ayudará a llevar los conocimientos de las imágenes a la práctica clínica".