Una mirada de cerca a los cerebros de los bebés

Muchos de los rasgos que nos definen —como el idioma que hablamos y la forma en que nos relacionamos con los demás— se remontan, al menos en parte, a nuestras primeras experiencias. Aunque nuestro cerebro es maleable a lo largo de toda la vida, la mayoría de los neurocientíficos coinciden en que los cambios que se producen en el útero y en los primeros años de vida son los más importantes, ya que influyen enormemente en el riesgo de padecer trastornos psiquiátricos y del desarrollo.

“Al principio de la vida, el cerebro aún se está formando”, afirma Claudia Lugo-Candelas, psicóloga clínica de la Universidad de Columbia y coautora de un estudio sobre los orígenes prenatales de las enfermedades psiquiátricas publicado en el Annual Review of Clinical Psychology. Partiendo de un minúsculo grupo de células madre, el cerebro se convierte en un órgano complejo de unos 100.000 millones de neuronas y billones de conexiones en solo nueve meses. En comparación con los cambios cerebrales más sutiles que se producen más adelante en la vida, dice Lugo-Candelas, lo que ocurre en el útero y poco después del nacimiento “es como construir la casa, en comparación a solo terminar la terraza”.

Pero exactamente cómo se desarrolla este proceso y por qué a veces se tuerce ha sido un misterio difícil de descifrar, en gran parte porque muchos de los acontecimientos clave son difíciles de observar. Las primeras imágenes por resonancia magnética (IRM) de cerebros de bebés y fetos se tomaron a principios de los años ochenta, y los médicos aprovecharon esta herramienta para diagnosticar importantes malformaciones en la estructura cerebral. Pero las herramientas de neuroimagen que pueden captar con detalle el funcionamiento interno del cerebro del bebé y espiar la actividad cerebral del feto en las madres embarazadas son desarrollos mucho más recientes. Hoy en día, estas investigaciones, junto con estudios a largo plazo que siguen a miles de niños durante años, ofrecen a los científicos nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cerebro.

Estos avances han impulsado a los investigadores a una fase distinta de la que se encontraban incluso hace cinco años, afirma Damien Fair, neurocientífico de la Universidad de Minnesota que estudia trastornos del desarrollo como el autismo y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH).

Hasta hace poco, uno de los principales problemas era que, a diferencia de los adultos, los fetos y los recién nacidos no permanecían quietos en los escáneres cerebrales. Impulsado por el líquido amniótico, el feto cambia constantemente de posición, y a los recién nacidos les encanta retorcerse para observar su entorno. En el pasado, los investigadores y los médicos tenían que realizar varias exploraciones costosas y lentas para obtener una buena imagen. A veces sedaban a los niños y a las madres embarazadas para reducir el movimiento, un método que altera la función cerebral y puede entrañar riesgos para la salud.

Pero las nuevas técnicas informáticas y de imagen que reducen las distorsiones causadas por el movimiento —incluido el software desarrollado por una empresa cofundada por Fair— han facilitado la obtención de datos de bebés y fetos. Y eso ha revitalizado el campo de estudio.

Un vistazo al desarrollo prenatal del cerebro

Los nuevos trabajos están empezando a revelar cómo es el desarrollo cerebral típico e insinúan cómo pueden surgir trastornos atípicos como el autismo y el TDAH. En un estudio pionero de 2017, por ejemplo, un equipo de investigadores dirigido por la neurocientífica pediátrica Moriah Thomason, ahora en la Universidad de Nueva York, utilizó imágenes de resonancia magnética funcional (IRMf) para investigar los patrones de comunicación neuronal entre las regiones cerebrales de 32 fetos. La mitad de las embarazadas presentaban un alto riesgo de parto prematuro y 14 de los bebés acabaron naciendo prematuramente.

El nacimiento prematuro es un conocido factor de riesgo de problemas cognitivos y emocionales posteriores. Pero a los científicos les ha resultado difícil determinar si se debe al traumatismo del parto prematuro, que a menudo implica lesiones cerebrales y privación de oxígeno, o a diferencias cerebrales preexistentes que empiezan en el útero.

El estudio de Thomason aportó la primera prueba de que los problemas empiezan en el útero.

Cuando eran fetos, los futuros prematuros escaneados por su equipo presentaban una actividad cerebral que sugería una comunicación más débil entre varias regiones cerebrales en comparación con los fetos que llegaron a término. Lo más sorprendente es que los científicos detectaron una alteración de la comunicación neuronal en redes que con el tiempo se convertirán en relevantes para el lenguaje, incluido un centro del lenguaje en el lado izquierdo del cerebro.

Desde entonces, los investigadores han encontrado más pruebas de alteraciones cerebrales prenatales en bebés prematuros. En 2021, por ejemplo, otro grupo descubrió que 24 bebés nacidos prematuramente tenían un volumen cerebral menor y menos líquido cefalorraquídeo cuando aún estaban en el útero, en comparación con un grupo de bebés llevados a término. Y diversos estudios han descubierto que las mujeres que dan a luz prematuramente presentan altos niveles de inflamación causada por infecciones bacterianas o víricas en el líquido amniótico y los tejidos placentarios.

Los hallazgos se suman a la creciente evidencia de que los eventos inflamatorios durante el embarazo pueden alterar el desarrollo cerebral del feto. Estudios de grandes poblaciones, por ejemplo, han demostrado que las madres que han sufrido una infección grave durante el embarazo tienen un riesgo ligeramente mayor de tener un hijo autista, aunque aún no está claro que la infección prenatal por sí sola pueda causar autismo.

La investigación de Lugo-Candelas se centra en cómo el estrés percibido por una mujer embarazada, los acontecimientos vitales, la depresión y la ansiedad pueden afectar al desarrollo temprano del cerebro. Varios estudios han descubierto que un alto nivel de ansiedad y depresión maternas durante el embarazo se asocia a un riesgo dos veces mayor de que el niño desarrolle un trastorno mental más adelante en su vida. Si los riesgos comienzan antes en el desarrollo, “eso también significa que existe la posibilidad de intervenir antes de lo que pensábamos”, afirma. Sin embargo, añade Lugo-Candelas, los científicos siguen trabajando para desentrañar los mecanismos que subyacen a ese mayor riesgo, qué factores estresantes pueden tener mayor impacto y cuándo y cómo intervenir.

Además, como muchos otros factores de riesgo en el embarazo, no hay una sola cosa que provoque enfermedades psiquiátricas o problemas de desarrollo, dice Lugo-Candelas. “Es un conjunto de pequeños riesgos”. Subraya que no hay nada rígidamente determinista en ninguna de estas exposiciones o experiencias tempranas. “Puedes tener niños expuestos prenatalmente a un montón de cosas que creemos que podrían aumentar el riesgo de una enfermedad psiquiátrica, y luego tener un niño que no tenga ningún trastorno y que nunca lo tendrá”.

Esta complejidad refleja uno de los mayores retos del estudio del cerebro en desarrollo: el hecho de que resultados similares, como el autismo o la esquizofrenia, pueden tener muchas causas neurológicas subyacentes. Por ejemplo, algunas personas con autismo tienen una mayor conectividad entre determinadas regiones cerebrales que la población neurotípica, pero otras tienen menos. No existe un único patrón neuronal para esta condición.

Las conexiones cerebrales como ‘huellas neuronales’

Fair ha abordado este problema identificando lo que denomina “huellas dactilares funcionales”, es decir, patrones exclusivos de cada individuo en la forma en que las distintas regiones cerebrales se comunican entre sí cuando una persona está en reposo dentro de un escáner de IRMf.

En 2014 observó por primera vez estas huellas neuronales en adultos y luego demostró que los niños también las tienen. Los patrones son sorprendentemente consistentes dentro de las familias, incluso a través de generaciones, él y sus colegas han encontrado, lo que sugiere que ciertos tipos de conectividad cerebral son al menos parcialmente heredados.

El año pasado publicó pruebas de que incluso los bebés de ocho meses tienen estas huellas neuronales, y que ciertos elementos de la huella, como la cantidad de diafonía entre regiones implicadas en funciones como la atención y el movimiento, pueden predecir la edad exacta de un bebé, hasta unos pocos meses.

Mientras tanto, los estudios de RMNf del cerebro fetal realizados por Thomason sugieren que estos patrones de conectividad distintos surgen en el segundo y tercer trimestre, incluso en circuitos neuronales que acaban gobernando el aprendizaje, la memoria y la emoción. Thomason y otros investigadores están estudiando mediante neuroimagen cómo afectan al desarrollo de estos circuitos diversas experiencias prenatales —desde la exposición materna a la Covid-19 hasta el consumo de cannabis—.

El hecho de que los científicos puedan detectar estos patrones de actividad cerebral tan tempranamente sugiere a Fair y a otros que gran parte de lo que nos hace ser quienes somos ya está en su lugar en el momento en que nacemos, a pesar de que seguiremos siendo moldeados por nuestras experiencias y exposiciones a lo largo de la vida. Sin embargo, dado que el cerebro de cada bebé está determinado por tantos factores diferentes, los investigadores van a necesitar datos de imágenes a largo plazo de miles de niños para obtener una comprensión sólida de cómo es el desarrollo “típico”, afirman Fair y sus colegas en la edición de 2021 de Annual Review of Developmental Psychology.

Con el tiempo, las herramientas de diagnóstico por imagen podrían ayudar a médicos e investigadores a controlar el desarrollo del cerebro de un bebé, detectar señales de futuros problemas y desarrollar intervenciones y tratamientos personalizados más tempranos para afecciones como el autismo, añade Fair.

Mientras tanto, Lugo-Candelas cree que ya sabemos lo suficiente para actuar. “Estoy segura de que las intervenciones que minimizan eficazmente la angustia durante el embarazo, como el permiso de maternidad retribuido, serán beneficiosas para la próxima generación”, afirma. Señala que eso podría llevar a mejores resultados en la escuela y en otras áreas, como la salud mental, que se extienden a lo largo de toda la vida. “No creo que hayamos hecho todavía un buen trabajo midiendo cómo son esos resultados o los mecanismos que conducen a ellos”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner