ciencia, cerebro, mitocondrias
Cientos de cubos de tejido cerebral humano ayudan a los científicos a trazar un mapa de las capacidades de producción de energía de varias regiones del cerebro.
26 marzo 2025.- Los científicos han creado el primer mapa de las estructuras cruciales llamadas mitocondrias en todo el cerebro: una hazaña que podría ayudar a desentrañar los trastornos cerebrales relacionados con la edad 1 .
Los resultados muestran que las mitocondrias, que generan la energía que impulsa a las células , difieren en tipo y densidad en distintas partes del cerebro. Por ejemplo, las regiones cerebrales evolutivamente más antiguas tienen una menor densidad de mitocondrias que las regiones más nuevas .
El mapa, que los autores del estudio llaman MitoBrainMap, es “técnicamente impresionante y conceptualmente innovador”, dice Valentin Riedl, neurobiólogo de la Universidad Friedrich-Alexander en Erlangen, Alemania, que no participó en el proyecto.
De la célula al cerebro
Las mitocondrias del cerebro no son solo actores secundarios. «Ahora sabemos que la biología del cerebro está profundamente entrelazada con su energía», afirma Martin Picard, psicobiólogo de la Universidad de Columbia en Nueva York y coautor del estudio. Y el cerebro representa el 20 % del consumo energético del cuerpo humano.
Utilizando una herramienta típica de carpintería, los autores del estudio dividieron un trozo de cerebro humano congelado —de un donante de 54 años que falleció a causa de un infarto— en 703 cubos diminutos. Cada cubo medía 3 × 3 × 3 milímetros, comparable al tamaño de las unidades que componen las imágenes 3D estándar del cerebro. «Lo más difícil fue tener tantas muestras», afirma Picard.
El equipo empleó técnicas bioquímicas y moleculares para determinar la densidad mitocondrial en cada una de las 703 muestras. En algunas muestras, los investigadores también estimaron la eficiencia de las mitocondrias para producir energía.
Para ampliar sus hallazgos más allá de un solo corte cerebral, los autores desarrollaron un modelo para predecir la cantidad y los tipos de mitocondrias en todo el cerebro. Lo alimentaron con datos de imágenes cerebrales y del cubo cerebral. Para comprobar su modelo, lo aplicaron a otras muestras del corte cerebral congelado y descubrieron que predecía con precisión la composición mitocondrial de las muestras.
Guía del cerebro
Los resultados del modelo revelaron diferencias en el perfil mitocondrial de diversas partes del cerebro. Por ejemplo, los autores descubrieron que la materia gris cerebral, compuesta por las estructuras centrales compactas de las neuronas, contiene más de un 50 % más de mitocondrias que la materia blanca, compuesta principalmente por las largas ramas neuronales que transportan mensajes. Las mitocondrias de la materia gris también generan energía con mayor eficiencia que las de la materia blanca. Las mitocondrias de la materia gris de la corteza —la capa externa y rugosa del cerebro que se formó posteriormente en la evolución de los reptiles a los primates— fueron especialmente eficientes.
Cada vez hay más evidencia que sugiere que las mitocondrias cerebrales experimentan cambios tempranos en el curso de algunas enfermedades psiquiátricas y enfermedades cerebrales relacionadas con la edad , afirma Nathalie Rochefort, neurocientífica de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido). Los nuevos datos permitirán a los científicos estudiar con mayor detalle los cambios mitocondriales en regiones cerebrales vulnerables, añade.
Los investigadores afirman que es necesario seguir investigando para comprender plenamente la diversidad mitocondrial en y entre los cerebros. El equipo ya ha iniciado un proyecto más amplio para mapear nueve regiones en 500 cerebros humanos, lo que les permitiría comparar las mitocondrias cerebrales entre individuos con y sin trastornos neurológicos, psiquiátricos y neurodegenerativos.
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