Actualitzat 28/04/2017 18:29

Un estudi replanteja la formació i origen evolutiu del cervell dels vertebrats

Els professors Luis Puelles i José Luis Ferran de la UMU
UNIVERSIDAD DE MURCIA

En l'estudi participen investigadors del CRG i de la UB

MÚRCIA, 28 abr. (EUROPA PRESS) -

Un estudi recentment publicat a 'PLOS Biology' ofereix informació que canvia substancialment la idea que es tenia sobre el procés de formació del cervell dels vertebrats i llança llum sobre com podria haver evolucionat.

Els resultats revelen que la interpretació prevalent fins al moment sobre quines són les principals regions formades a l'inici del desenvolupament del cervell dels vertebrats no seria adequada.

Per dur a terme la investigació s'ha utilitzat com a model el cervell d'un organisme no vertebrat (similar a un filet d'anxova), l'amfiox, que se situa en una branca de l'arbre evolutiu molt proper a l'origen dels vertebrats.

Gràcies a les dades obtingudes, els investigadors han realitzat per primera vegada un mapa detallat de les regions en les quals es divideix el cervell d'aquesta espècie, que viu en el fons marí i té una vida molt simple, segons han informat fonts de la Universitat de Múrcia (UMU).

"Ens vam proposar entendre com era el cervell del cefalocordat amfiox. És un organisme no vertebrat molt simple, però al seu torn molt emparentat evolutivament amb nosaltres, per la qual cosa ens dona pistes de com podrien haver estat els nostres ancestres. Per tant, comparant els territoris que presenta el cervell dels vertebrats moderns amb el de l'amfiox, analitzem què pot haver ocorregut perquè s'hagin multiplicat i com s'hagi format una estructura tan complexa durant la nostra evolució", explica el professor del Departament d'Anatomia Humana i Psicobiologia de la Universitat de Múrcia (UMU) José Luis Ferrán, un dels investigadors a càrrec del treball.

La investigació ha estat dirigida conjuntament pels investigadors José Luis Ferran i Luis Puelles, del Departament d'Anatomia Humana i Psicobiologia de la UMU; Manuel Irimia, del Centre de Regulació Genòmica (CRG); i Jordi García Fernández, de l'Institut de Biomedicina de la Universitat de Barcelona (IBUB).

Aquest treball demostra que el cervell dels vertebrats s'hauria format inicialment a partir de dues regions (anterior i posterior), i no de tres (un cervell anterior, un de mitjà i un de posterior) com proposa el model actual prosomèric.

"En aquesta investigació, la genoarquitectura és l'eix de referència experimental per determinar la regionalització del tub neural de l'amfiox i comparar-lo amb el sistema nerviós dels vertebrats. Amb aquesta visió, s'ha generat un mapa molecular de patrons d'expressió de gens en l'amfiox que els seus ortòlegs estarien implicats en vertebrats en l'establiment i regionalització del sistema nerviós", detalla la investigadora Beatriz Albuixech-Crespo del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la Universitat de Barcelona (UB) i l'IBUB, primera signant de l'estudi.

En els amfioxs no s'ha detectat escorça cerebral ni una regió exclusiva que doni lloc a la formació del cervell mitjà dels vertebrats. No obstant això, s'ha trobat un territori comú dins del cervell anterior, al qual han denominat DiMes, del qual derivaria tant el cervell mitjà com altres importants estructures del cervell anterior clàssic.

"Fruit de l'aparició de centres de senyalització molecular que provoquen l'expansió i partició de la porció DiMes haurien sorgit evolutivament les tres clàssiques regions cerebrals dels vertebrats (tàlem, pretectum i cervell mitjà)", indica Manuel Irimia del CRG i un dels investigadors responsable del treball, que explica que si s'elimina la funció d'aquests centres de senyalització en vertebrats, queda un únic territori similar a l'observat en els amfioxs.

L'estudi de la formació d'aquestes tres importants parts del cervell, que serveixen als vertebrats per processar informació visual, auditiva o propioceptiva (sobre la posició i el moviment de les parts del cos), és útil per comprendre com el cervell s'ha adaptat a l'ambient i ha estat capaç de processar la informació que l'envoltava.

La idea que aquestes regions es van formar de manera independent i que cadascuna d'elles ha donat lloc a altres regions s'ha demostrat errònia. "El cervell no ha evolucionat de forma aïllada, sinó que ho ha fet a causa de la interacció d'aquests animals primitius amb l'ambient", aclareix el professor de la UMU.

En resum, tots dos cervells, el de l'amfiox i el dels vertebrats, estan dividits en dues regions principals: una anterior i una posterior. En el cas de l'amfiox s'observa que la regió anterior s'hauria partit en dos dominis, mentre que en els vertebrats estaria dividida en moltes més porcions, incloent-hi les tres regions citades que correspondrien conjuntament a una de les parts de l'amfiox.

Conèixer la veritable història de la formació del cervell i la composició de les seves estructures pot tenir importants repercussions a llarg termini perquè podria "servir per explicar perquè una regió es veu alterada tant en la seva composició com en la seva funció. Per exemple, podria ajudar-nos a comprendre millor les malalties relacionades amb el cervell i perquè algunes regions es veuen afectades conjuntament i unes altres no", conclou Irimia.

L'ESTRUCTURA DEL CERVELL ÉS EL RESULTAT D'UN PROCÉS EVOLUTIU

El cervell dels humans ha sofert un procés evolutiu que va començar a dissenyar-se fa 500 milions d'anys en els animals marins que vivien immersos en la sorra i que va donar origen al primer pla de construcció del seu sistema nerviós central. Aquest sistema s'ha modificat progressivament i és compartit per tots els vertebrats moderns.

L'estudi de les xarxes de gens que han donat identitat a les diferents regions del cervell és clau per comprendre com han evolucionat.

Per això, la genoarquitectura és una potent eina per detallar les regions del sistema nerviós, les cèl·lules i les seves estructures, que permet determinar quins gens estan actius a cada territori o regió durant el desenvolupament i caracteritzar els límits entre ells així com definir quants components diferents s'originen a partir de cada regió amb gran precisió.

Per tant, segons indiquen des de la UMU, és útil per ajudar-nos a reconèixer detalladament com el cervell d'un humà s'assembla al d'un altre vertebrat.




www.aldia.cat és el portal d'actualitat i notícies de l'Agència Europa Press en català.
© 2024 Europa Press. És prohibit de distribuir i difondre tots o part dels continguts d'aquesta pàgina web sense consentiment previ i exprés