Los misterios del cerebro: descubren 5 cinco patrones vinculados al envejecimiento

Si se considera solo desde un punto de vista biológico, el envejecimiento es el resultado de la acumulación de una gran variedad de daños moleculares y celulares del organismo humano a lo largo del tiempo.

El cerebro experimenta cambios estructurales durante el proceso de envejecimiento. Pero las trayectorias de estos cambios varían notablemente entre las personas. Es decir, hay heterogeneidad en el envejecimiento cerebral, que está relacionada con diversos factores, como los genéticos, los relacionados con el estilo de vida y las enfermedades.

Un estudio realizado en los Estados Unidos, Alemania y Suiza reveló ahora que hay cinco patrones distintos de atrofia cerebral asociados al envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas. Los investigadores los pudieron identificar a partir del análisis de casi 50.000 escáneres cerebrales.

Además, los resultados permitieron asociar los patrones de atrofia cerebral a factores del estilo de vida, como el tabaquismo y el consumo de alcohol, así como a marcadores genéticos y sanguíneos vinculados al estado de salud y al riesgo de enfermedad. El estudio se publicó en la revista Nature Medicine.

Los 5 patrones o índices de atrofia cerebral identificados son:

1. Subcortical: Está asociado a un conjunto de genes relacionados con el estrés y el embarazo
2. Lóbulo temporal: Está relacionada con el peso en el nacimiento, deterioro de la memoria y progresión de la demencia, entre otros factores.
3. Parietal temporal: Esta atrofia puede estar relacionada con el desarrollo de Parkinson y Alzheimer, y esquizofrenia.
4. Cortical difusa: Puede relacionarse con el consumo de tabaco y alcohol, el tipo de dieta y la esclerosis múltiple
5. Atrofia perisilviana: Puede estar relacionada con afecciones crónicas, incluyendo enfermedades cardiovasculares, y factores psicológicos, entre otros.

El cerebro es un órgano que se encarga de regular y coordinar las acciones de los seres humanos. Incluye pensamientos, emociones y es el responsable del comportamiento.

Durante el envejecimiento se producen cambios en la anatomía cerebral visibles en las resonancias magnéticas: algunas zonas se marchitan o sufren alteraciones estructurales con el paso del tiempo. Pero esas transformaciones son sutiles.

“El ojo humano no es capaz de percibir patrones de cambios cerebrales sistemáticos” asociados a este deterioro, dijo Christos Davatzikos, especialista en imágenes biomédicas de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y autor del artículo.

Antes, otros estudios habían demostrado que los métodos de aprendizaje automático (o “machine learning” en inglés) pueden extraer las sutiles huellas del envejecimiento a partir de datos de resonancia magnética. Pero solían tener un alcance limitado y la mayoría incluían datos de un número relativamente pequeño de personas.

El equipo de Davatzikos fue por más. Para identificar patrones más amplios, utilizaron un método de aprendizaje profundo llamado Surreal-GAN, desarrollado por el primer autor, Zhijian Yang, cuando era estudiante de posgrado.

Los científicos entrenaron el algoritmo con resonancias magnéticas cerebrales de 1.150 personas sanas de entre 20 y 49 años y 8.992 adultos mayores, muchos de ellos con deterioro cognitivo.

De este modo, el algoritmo aprendió a reconocer las características recurrentes de los cerebros que envejecen. Así se permitió crear un modelo interno de las estructuras anatómicas que tienden a cambiar al mismo tiempo frente a las que tienden a cambiar de forma independiente.

Luego, los investigadores aplicaron el modelo resultante a las resonancias magnéticas de casi 50.000 personas que participaron en diversos estudios sobre el envejecimiento y la salud neurológica.

Ese análisis arrojó 5 patrones discretos de atrofia cerebral. Los científicos relacionaron varios tipos de degeneración cerebral relacionada con la edad con combinaciones de los cinco patrones, aunque había cierta variabilidad entre individuos con la misma afección.

Por ejemplo, la demencia y su precursor, el deterioro cognitivo leve, tenían vínculos con tres de los cinco patrones. También los investigadores hallaron pruebas de que los patrones identificados podrían utilizarse para revelar la probabilidad de una mayor degeneración cerebral en el futuro.

“Si se quiere predecir la progresión de un estado cognitivamente normal a un deterioro cognitivo leve, uno de los patrones era el más predictivo con diferencia. En etapas posteriores, la suma de un segundo patrón enriquece la predicción, lo que tiene sentido porque capta la propagación de la patología”, señaló el científico.

Otros patrones se relacionaron con afecciones como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer, y una combinación de tres patrones fue altamente predictiva de la mortalidad.

Los autores identificaron también claras asociaciones entre ciertos patrones de atrofia cerebral y diversos factores fisiológicos y ambientales, como el consumo de alcohol y el tabaquismo, así como diversas firmas genéticas y bioquímicas asociadas a la salud.

No obstante, Davatzikos advierte que el estudio “no significa que todo pueda reducirse a cinco cifras”. Por eso, su equipo está estudiando la posibilidad de trabajar con conjuntos de datos que incluyan una gama más amplia de afecciones neurológicas y tengan una mayor diversidad racial y étnica.

Consultado por Infobae, el doctor Agustín Ibáñez, quien forma parte del Instituto Latinoamericano de Salud Cerebral (BrainLat), la Universidad Adolfo Ibáñez, en Chile, la Universidad de San Andrés, en Argentina, y del Instituto de Salud del Cerebro Global, que depende del Colegio Trinity en Dublín, Irlanda, entre otras instituciones, comentó el estudio publicado en Nature Medicine.

“Es un trabajo muy bueno. Determinaron 5 patrones de atrofias cerebrales, que están asociados a factores genéticos y estilos de vida. Demuestran que el envejecimiento implica heterogeneidad asociada a esos patrones”, afirmó Ibáñez.

Según Andrei Irimia, gerontólogo de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles que no participó en el trabajo, el nuevo estudio se trata de un “tour de force metodológico” que podría suponer un gran avance en la comprensión del envejecimiento por parte de los investigadores.

“Antes de este estudio, sabíamos que la anatomía del cerebro cambia con el envejecimiento y las enfermedades -reconoció-. Pero nuestra capacidad para comprender esta compleja interacción era mucho más modesta”.