El cerebro envejece en capas: la capa de “entrada” de la corteza sensorial se engrosa, mientras que las capas profundas se vuelven más delgadas.

Un artículo publicado en Nature Neuroscience muestra cómo el envejecimiento afecta las capas de la corteza sensorial de forma diferente en humanos y ratones. En adultos mayores, la capa de entrada IV se presenta más gruesa y mielinizada, mientras que las capas profundas (V-VI) se adelgazan, a pesar de un aumento general de mielina. En experimentos con tejido y calcio en ratones, la actividad neuronal sensorial aumentó con la edad, al igual que la densidad de interneuronas PV, un probable "compensador" para mantener el equilibrio entre excitación e inhibición. En otras palabras, la corteza no envejece de manera uniforme, sino por capas.

Fondo

• Lo que se suele pensar sobre el envejecimiento cerebral. Suele decirse que «la corteza se adelgaza con la edad», y esto lo explica todo. Pero esta es una imagen promedio para todo el grosor de la corteza, sin tener en cuenta que la corteza es un «pastel de capas» con diferentes funciones para cada capa.
• Lo que seguía sin estar claro era si la corteza envejece de manera uniforme o si cada capa sigue su propio camino. Especialmente en la corteza sensorial, donde la cuarta capa (capa IV) recibe información del tálamo (el "puerto de entrada") y las capas más profundas envían comandos. Los primeros trabajos apuntaban a cambios capa por capa, pero los datos humanos directos de alta resolución eran escasos.
• Por qué es más fácil estudiar esto ahora. Han surgido métodos de resonancia magnética 7-T con análisis capa por capa de la estructura y la función, así como mapas cuantitativos de mielina (qT1, QSM). Estos métodos pueden compararse con experimentos en ratones, desde imágenes de "calcio" de dos fotones de la actividad neuronal hasta la histología. Este diseño "humano ↔ ratón" nos permite comprobar si el envejecimiento realmente ocurre en capas y no se promedia simplemente en toda la corteza.
• Pistas de modelos. En animales, las respuestas sensoriales suelen aumentar con la edad, y las interneuronas inhibidoras con la proteína parvalbúmina (PV) suelen reconectarse: estas son las células de freno que evitan que la red se sobreexcite. Si su densidad o función cambian, la red puede compensar los cambios en las señales de entrada relacionados con la edad.

¿Qué hicieron?

Un equipo de DZNE (Alemania), las Universidades de Magdeburgo y Tubinga, y sus colaboradores, comparó grupos de personas jóvenes y mayores mediante resonancia magnética de 7 T de campo ultraalto: midieron el grosor de las capas, la proteína mielinizante (qT1) y la susceptibilidad magnética (QSM), así como las respuestas funcionales a la estimulación táctil de los dedos. Paralelamente, se obtuvieron imágenes de calcio de dos fotones en la corteza de barril de ratones y se realizaron análisis de mielina post mortem. Este diseño bilingüe (humano ↔ ratón) nos permitió comparar los patrones de envejecimiento a nivel de capas.

Los principales hallazgos - en palabras sencillas

• La capa IV (el canal de entrada) es más grande y mielinizada en los adultos mayores, con señales sensoriales de entrada más extensas. Las capas más profundas son más delgadas, aunque también muestran signos de mayor mielinización. El grosor cortical promedio normal enmascara estos cambios diferenciales, por lo que las métricas específicas de cada capa son más informativas.
• Los “bordes” de los mapas de dedos (áreas con baja mielina entre las representaciones de los dedos) se conservan con la edad; no se encontraron límites claros en la degradación.
• Los ratones mostraron una mayor activación neuronal sensorial y una mayor densidad de interneuronas PV (células de freno) con la edad, lo que podría servir como compensación para evitar que las redes se descontrolen. La mielina cortical en ratones mostró una dinámica relacionada con la edad, incluyendo un aumento en la edad adulta y una disminución en la vejez (curva en U invertida).

¿Por qué es esto importante?

• No todo se reduce al adelgazamiento. Sí, la corteza es más delgada en las personas mayores en promedio, pero este "promedio" esconde la clave: las diferentes capas cambian de forma distinta. Para el diagnóstico y la ciencia, es más preciso observar el perfil por capas, y no solo el grosor total.
• Implicaciones neurobiológicas. El engrosamiento/mielinización de la capa IV y el aumento de la inhibición de las PV parecen ser una adaptación en modelos murinos: las señales de entrada son más largas y anchas, y el sistema añade "frenos" para frenar la sobreactivación. Esto ayuda a explicar por qué algunos adultos mayores muestran respuestas sensoriales mejoradas sin evidencia evidente de pérdida de inhibición.
• Un puente hacia la clínica: los enfoques específicos de capas pueden arrojar luz sobre cómo el envejecimiento normal se diferencia de las enfermedades en las que se ven afectadas otras capas y mecanismos; por ejemplo, en el Alzheimer o la esclerosis múltiple, otros niveles y tipos de mielina/interneuronas están más involucrados.

Detalles a tener en cuenta

• En un conjunto de datos, los humanos tenían un grosor total de la mano de aproximadamente 2,0 mm en S1, y la diferencia entre edades era de alrededor de -0,12 mm, pero el punto clave es que fueron las capas profundas las que contribuyeron, mientras que la capa media se engrosó.
• Los autores no encontraron evidencia clara de inhibición debilitada en adultos mayores en el nivel BOLD; en cambio, en registros de neuronas individuales de ratones, observaron una mayor coactivación inhibitoria y un aumento en las células PV+, en consonancia con la idea de compensación.
• En los materiales de prensa, el estudio se presenta como evidencia del envejecimiento “en capas” de la corteza y de que la corteza humana envejece más lentamente de lo que se creía anteriormente, al menos en la zona somatosensorial, porque algunas capas retienen o incluso aumentan “recursos” estructurales.

Comentarios de los autores

Esto es lo que los propios autores destacan (basándose en el significado de su discusión y conclusiones):

• El envejecimiento no es un adelgazamiento uniforme, sino una reestructuración capa por capa. Observan cambios en diferentes direcciones: la capa IV de "entrada" en las personas mayores se ve más gruesa y mielinizada, mientras que las capas profundas son las que más contribuyen al adelgazamiento general de la corteza. Por lo tanto, las métricas promedio en todo el grosor de la corteza ocultan cambios clave; es necesario analizarlas capa por capa.
• La entrada sensorial se estira y la red se adapta. Una capa IV más gruesa y mielinizada en personas mayores se asocia con entradas sensoriales más largas; en un modelo murino, la actividad neuronal sensorial se intensifica y la proporción de interneuronas PV aumenta, un probable mecanismo de compensación para mantener el equilibrio entre excitación e inhibición.
• Las capas profundas son un punto vulnerable del envejecimiento. Según sus datos, son las capas profundas las que explican el adelgazamiento relacionado con la edad y los cambios en la modulación funcional, mientras que las capas medias pueden mostrar cambios opuestos. De ahí la conclusión: las diferentes capas tienen trayectorias de envejecimiento diferentes, y no pueden reducirse a una única "curva promedio".
• Implicaciones para la práctica clínica y los métodos. Los autores abogan por una óptica específica de capas: estas métricas ayudarán a distinguir con mayor precisión el envejecimiento normal de las enfermedades (donde se ven afectadas otras capas o mecanismos) y a interpretar mejor la resonancia magnética de alta densidad (7T), tanto los datos estructurales como los funcionales.
• El punto fuerte de este trabajo reside en la conexión entre humanos y ratones. La combinación de la resonancia magnética de 7 T en humanos con imágenes de calcio e histología en ratones arrojó una imagen consistente en todas las capas. Esto, según los autores, aumenta la fiabilidad de la interpretación de los hallazgos en humanos y sugiere mecanismos (mielina, interneuronas PV) que pueden estudiarse con mayor profundidad.
• Limitaciones y dónde profundizar a continuación. El estudio en humanos es transversal (no con los mismos participantes a lo largo del tiempo) y se centra en la corteza somatosensorial primaria; se necesitan estudios longitudinales, otras áreas corticales y comparaciones con grupos clínicos. También es importante aclarar hasta qué punto los mecanismos 1:1 en ratones son transferibles a los humanos.

En resumen, su postura: el cerebro envejece capa por capa, y esto es visible tanto en la estructura (mielina, grosor) como en el funcionamiento de la red; la entrada y la salida de la corteza cambian de forma diferente, y algunos de los efectos parecen ser adaptativos. Esto cambia el enfoque del diagnóstico y el estudio de los cambios relacionados con la edad.

Limitaciones y el siguiente paso

El trabajo es transversal (diferentes personas, no las mismas a lo largo del tiempo) y se centra en la corteza somatosensorial primaria; el mecanismo de las diferencias entre especies (humano ↔ ratón) también requiere aclaración. Se están realizando estudios longitudinales por capas, que evalúan cómo cambia esta "firma estratificada" en enfermedades neurodegenerativas y desmielinizantes.