Una de las preguntas sin respuesta en el campo de la biología evolutiva es cómo aparecieron las habilidades cognitiva propias y únicas del ser humano. El estudio de modelos cercanos evolutivamente hablando, como los macacos, nos permite acercarnos a la complejidad de nuestro propio sistema nervioso y a su extenso proceso de desarrollo y encontrar algunas características de nuestro neuro-desarrollo que nos distinguen de nuestros parientes vivos más cercanos.

Dentro de las muchas diferencias en el desarrollo del cerebro, el análisis de las diferencias en la expresión génica de ambas especies ya ha permitido estudiar regiones cerebrales diferenciales entre humanos y otros primates. Ahora, por primera vez, un equipo de investigadores ha identificado dos periodos del desarrollo neurológico que nos diferencian, y que podrían dar lugar a la aparición de las capacidades cognitivas específicamente humanas. El estudio, publicado hoy en Science, revela que nuestras capacidades cognitivas únicas se desarrollan en el periodo embrionario y en la infancia.

Liderado por Nenad Sestan, catedrático de la universidad de Yale e investigador del Instituto Kavli de Neurociencias, y coordinado por Ying Zhu y Andre Sousa, el trabajo ha contado con la participación de cuatro investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).  

“El feto humano desarrolla su cerebro durante un mayor periodo de tiempo que los macacos, superándolo en varias semanas. El sistema neuronal de los infantes humanos además madura más lentamente y durante un mayor periodo de tiempo que el de los macacos”, comenta Tomàs Marquès-Bonet, profesor de investigación ICREA en la UPF y director del IBE, uno de los autores del estudio junto con David Juan, Luis Ferrandez i Paula Esteller. “Esta maduración más pausada podría aportar una mayor plasticidad neuronal a los humanos durante su infancia, permitiendo una mayor habilidad para el aprendizaje, la memoria y la percepción sensorial, todos rasgos de una capacidad cognitiva del más alto nivel”.

Para identificar el origen de la divergencia entre especies, los investigadores analizaron a nivel de neuronas individuales casi 800 muestras de tejido de dieciséis regiones del cerebro en cerebros prenatales y postnatales procedentes de 26 cerebros de macaco, 36 de humano y 5 de chimpancé.

La investigación también reveló que diversos genes relacionados con el riesgo a padecer desórdenes neuropsiquiátricos exhiben diferencias en su expresión en humanos y macacos. En particular, los genes relacionados con la aparición del autismo, el trastorno de déficit de atención (TDA), la esquizofrenia, el trastorno bipolar, la depresión, el Alzheimer y el Parkinson parecen diferenciarnos de nuestros parientes más cercanos, por su diferente forma de expresarse. “Estos genes apuntan a periodos de desarrollo concretos, arrojando luz sobre cómo y cuándo pueden aparecer estos desórdenes en humanos”, añade Tomàs Marquès-Bonet.

La investigación ha sido financiada por el National Institute of Health de estados Unidos y por la Obra Social “La Caixa”.

ARTÍCULO DE REFERENCIA: Ying Zhu, André M. M. Sousa, Tianliuyun Gao, Mario Skarica, Mingfeng Li, Gabriel Santpere, Paula Esteller-Cucala, David Juan, Luis Ferrández-Peral, Forrest O. Gulden, Mo Yang, Daniel J. Miller, Tomas Marques-Bonet, Yuka Imamura Kawasawa, Hongyu Zhao, Nenad Sestan. Spatiotemporal transcriptomic divergence across human and macaque brain development; Science 362, Issue 6420, eaat8077 (2018). DOI: 10.1126/science.aat8077