En pocas palabras
Un equipo científico creó un mapa de cómo se desarrollan algunas zonas profundas del cerebro antes y después del nacimiento. Descubrió que ciertos tipos de células maduran temprano, mientras que otros siguen desarrollándose durante los primeros meses de vida. El mapa también ayuda a estudiar señales genéticas relacionadas con algunos trastornos, pero no demuestra que esas células los causen.
En las profundidades del cerebro se forman circuitos que participan en el movimiento, los hábitos y la respuesta a las recompensas. Su desarrollo es un proceso largo que comienza antes del nacimiento. Durante ese recorrido, las células nerviosas surgen en zonas temporales, migran hasta su ubicación definitiva y modifican la actividad de sus genes a medida que maduran. Un nuevo estudio publicado en la revista Cell presenta un amplio mapa de este proceso en los ganglios basales humanos y relaciona algunas de sus características genéticas con señales hereditarias asociadas a trastornos mentales.
¿Por qué cuesta seguir el desarrollo de los ganglios basales?
Los ganglios basales no son una única estructura, sino un conjunto de regiones situadas en las profundidades del cerebro. Sus circuitos ayudan a regular el movimiento, formar hábitos y procesar las recompensas, además de participar en algunos aspectos del comportamiento. Por eso, las alteraciones en su funcionamiento se relacionan con distintas afecciones, desde la enfermedad de Parkinson y la de Huntington hasta las adicciones, el trastorno obsesivo-compulsivo y la esquizofrenia. Sin embargo, conocer qué hacen estos circuitos en una persona adulta no basta para saber cómo se formaron durante el desarrollo embrionario.
Algunos tipos de neuronas vinculados con esta región se originan en protuberancias embrionarias llamadas eminencias ganglionares. Estas estructuras cumplen una función temporal en la producción de neuronas y luego cambian y desaparecen a medida que avanza el desarrollo. Después del nacimiento ya no están presentes de la misma manera. Por eso es difícil reconstruir su actividad examinando un cerebro adulto: la zona donde comenzaron a formarse las células ya no existe y, para entonces, las células han avanzado en su maduración y migración.
El desafío no consiste solo en localizar cada célula o identificar qué genes están activos en ella. Los genes también están sujetos a mecanismos químicos que regulan si están disponibles para su lectura, así como a la organización del material genético dentro del núcleo. La información genética puede estar presente, pero la forma en que se pliega el ADN y los cambios en las marcas químicas que lo rodean ayudan a determinar cuándo puede leerse esa información en una célula concreta.
Medir más allá de la actividad de los genes
Para estudiar estos mecanismos de regulación, el equipo utilizó una técnica llamada secuenciación metil-3C de núcleo único, abreviada snm3C-seq. El método permite observar dos aspectos a la vez: los patrones de metilación del ADN, unas marcas químicas relacionadas con la regulación de los genes, y los contactos entre distintas partes de la cromatina dentro del núcleo. La cromatina es el material formado por el ADN y las proteínas que lo acompañan.
Combinar estas mediciones es importante porque contar los genes activos en una célula no permite describir por completo cómo se controlan. Medir el plegamiento del material genético aporta información sobre las regiones que se acercan unas a otras dentro del núcleo, mientras que la metilación revela parte de las señales reguladoras. Así se puede obtener una visión más completa de los cambios que acompañan el paso de las células desde una etapa temprana a otra más madura, en vez de quedarse con una sola imagen de la actividad genética.
Los investigadores analizaron más de 155.000 núcleos celulares procedentes de nueve cerebros humanos en desarrollo. Las muestras abarcaron desde mediados del embarazo hasta después del nacimiento, y llegaron hasta los siete meses de edad. Al combinar estos datos nuevos con conjuntos de datos anteriores, correspondientes a distintas etapas del desarrollo y a cerebros adultos, el atlas reunió cerca de 287.000 células.
El trabajo no se basó en una sola medición. El equipo combinó datos de secuenciación con análisis espaciales de la expresión genética e imágenes de moléculas individuales de cromatina y ARN. Al integrar estas técnicas, es posible relacionar las características de cada célula con su ubicación y con la etapa de desarrollo en la que se encuentra. También se obtienen más detalles sobre cómo se organiza el crecimiento en las eminencias ganglionares y en las células que se originan en ellas.
Las células no maduran todas al mismo ritmo
El mapa mostró que los grupos de células originados en distintas regiones de las eminencias ganglionares no siguen un único calendario. Algunas líneas de neuronas ya habían alcanzado cierto grado de madurez molecular hacia mediados del embarazo. En cambio, otros grupos de células progenitoras seguían produciendo neuronas inmaduras incluso durante la etapa de lactancia.
Esta diferencia es importante para entender el desarrollo cerebral: no se puede considerar que todas las células avanzan al mismo ritmo. Cada tipo celular sigue su propio camino y algunas etapas de maduración pueden coincidir en un grupo mientras se retrasan en otro. Comparar estas trayectorias permite identificar qué distingue a cada línea celular, cuándo aparecen sus características y cómo cambian las células al abandonar su lugar de origen o asentarse en los circuitos a los que se incorporarán.
Entre las células que llamaron la atención se encuentran las neuronas espinosas medianas, uno de los principales tipos de células que envían señales desde algunas partes de los ganglios basales. Los datos indican que su maduración es más coordinada que la de otros tipos de neuronas cercanas. Además, desde mediados del embarazo ya presentaban señales moleculares relacionadas con su actividad funcional. Esto apunta a que sus circuitos comienzan a construirse temprano, antes del nacimiento, y no esperan hasta la infancia para empezar a formarse.
Los resultados también revelaron que estas células no adquieren su identidad definitiva de una sola vez. Sus subtipos aparecen al mismo tiempo que se reorganiza la estructura tridimensional del genoma. En cambio, las etapas de maduración de otros tipos de células mostraron menos sincronía. Esta comparación permite estudiar el momento en que se producen los cambios de regulación como parte de la identidad celular, y no como un simple proceso paralelo a su desarrollo.
Una reorganización temporal después del nacimiento
Las observaciones también incluyeron a los oligodendrocitos, células de apoyo que maduran hasta producir la vaina de mielina alrededor de las fibras nerviosas. Esta capa ayuda a aislar las fibras y a regular el paso de las señales por ellas. Cuando las células progenitoras inmaduras se transformaban en células capaces de formar mielina, el atlas detectó una organización temporal de la cromatina a corta distancia durante la etapa de lactancia.
Esta organización pasajera coincidió con un aumento de la actividad de transcripción, es decir, del proceso por el que se producen copias de la información genética para que la célula pueda utilizarlas. La observación muestra que el plegamiento del material genético no tiene por qué mantenerse siempre igual: un patrón concreto puede aparecer durante una etapa de transición y cambiar a medida que avanza la diferenciación celular. Este hallazgo amplía la comprensión de cómo las células de apoyo se transforman mientras los circuitos neuronales siguen desarrollándose después del nacimiento.
La importancia de este resultado está en que, por lo general, la descripción de una célula se concentra en dos momentos: el punto de partida, cuando es progenitora, y el resultado final, cuando ya ha madurado. Detectar un estado temporal de la cromatina permite observar una etapa intermedia que puede tener una actividad reguladora particular. Así, el mapa ofrece una visión más dinámica del desarrollo: la organización del material genético dentro del núcleo puede cambiar a lo largo del proceso y no es solo una característica del estado final.
¿Dónde aparecen las señales de riesgo genético?
Una vez elaborado el mapa, los investigadores compararon las características celulares con los datos de estudios de asociación del genoma completo, conocidos por sus siglas en inglés (GWAS). Estos estudios buscan variantes genéticas que aparecen con distinta frecuencia en grupos grandes de personas y que pueden estar asociadas estadísticamente con una mayor probabilidad de presentar una condición determinada. Pero encontrar una asociación en una región del genoma no permite identificar automáticamente qué células podrían verse afectadas ni en qué etapa de la vida sería relevante esa señal.
Al cruzar ambos conjuntos de datos, el equipo observó una concentración notable de variantes genéticas relacionadas con la esquizofrenia en las neuronas espinosas medianas en desarrollo. También encontró asociaciones significativas entre algunos subtipos de estas células y variantes vinculadas con el trastorno bipolar. El valor del atlas está en que sitúa esas señales genéticas en el contexto de un tipo celular específico y de una trayectoria de desarrollo que va desde la vida embrionaria hasta después del nacimiento.
Sin embargo, este resultado no significa que las neuronas espinosas medianas causen la esquizofrenia o el trastorno bipolar. El estudio examinó tejidos en desarrollo normal, no muestras de pacientes, y una asociación genética no demuestra por sí sola que exista un mecanismo causal. Lo que hace es acotar el campo de investigación: permite que los científicos se pregunten con más precisión qué células y qué etapas de la formación de los circuitos podrían ser relevantes para entender cómo influye la predisposición genética.
Estas limitaciones también ayudan a evitar interpretaciones exageradas. El atlas no es una prueba que permita predecir quién desarrollará un trastorno mental ni demuestra que todas las personas portadoras de una variante genética asociada al riesgo experimenten un cambio determinado. Es una referencia para comparar el desarrollo habitual con lo que se observe en modelos de enfermedad o en estudios posteriores. Además, puede ayudar a identificar características moleculares que convenga investigar directamente.
Una colaboración para crear un mapa de referencia
El trabajo estuvo a cargo de investigadores de University of California, Los Angeles (UCLA), University of California, San Francisco (UCSF) y University of California, San Diego (UCSD), como parte de la red de atlas celulares de la iniciativa BRAIN de los National Institutes of Health de Estados Unidos, conocida como BICAN. Entre quienes dirigieron la investigación científica se encuentran Zhongyuan Luo y Jason Ernst, de UCLA; Mercedes Paredes, de UCSF; y Eran Mukamel, de UCSD.
El estudio se publicó en la revista Cell el 12 de noviembre de 2026 y su título describe la creación de un atlas del desarrollo de los ganglios basales humanos, elaborado con múltiples mediciones a nivel celular. La investigación recibió financiación de los National Institutes of Health y apoyo adicional de la Chan Zuckerberg Initiative. La magnitud de la colaboración refleja el alcance del trabajo: reunir muestras de distintas edades, aplicar varias técnicas y organizar los resultados en una referencia que otros investigadores puedan usar para hacer comparaciones.
La utilidad de esta referencia está en que conecta tres preguntas: ¿qué tipo de célula hay?, ¿qué cambia en la regulación de su material genético? y ¿en qué etapa del desarrollo ocurre? Responderlas en conjunto aporta más información que conocer solo una lista de genes activos, sobre todo cuando las células nacen en una estructura temporal y después se desplazan a otra ubicación. El atlas también puede servir para comparar los patrones normales de desarrollo con los resultados de futuros experimentos, sin dar por sentado que toda asociación genética implica que una persona vaya a desarrollar una enfermedad.
Conclusión
El mapa de los ganglios basales ofrece una imagen detallada de los distintos caminos que recorren las células nerviosas y de apoyo desde mediados del embarazo hasta la etapa de lactancia. A partir de datos de cerca de 287.000 células, mostró que algunas maduran temprano, mientras que otros grupos siguen produciendo células inmaduras después del nacimiento. Las neuronas espinosas medianas destacaron por iniciar pronto una maduración coordinada y por presentar señales genéticas relacionadas con la esquizofrenia y, en algunos casos, con el trastorno bipolar.
Los resultados no resuelven el origen de los trastornos mentales ni demuestran que exista una relación causal, pero ofrecen un punto de partida más preciso para futuras investigaciones: tipos celulares concretos, etapas del desarrollo que se pueden examinar y cambios en la regulación del genoma que es posible comparar. En una región cerebral que no se puede comprender observando únicamente su estado adulto, este mapa abre una ventana a las primeras etapas en que se construyen sus circuitos.