Los científicos creyeron durante mucho tiempo que su función
era simplemente coordinar movimientos. Ahora se sospecha que podría hacer mucho
más.
Cuando una estudiante universitaria de 22 años apareció en
un hospital después de caer sobre hielo y golpearse la cabeza, los médicos
realizaron una tomografía computarizada que reveló una sorpresa: un tumor en su
cerebelo, la estructura del tamaño de un puño en la parte posterior del
cerebro. Después de que los cirujanos
extrajeron con éxito la masa, la mujer comenzó a mostrar comportamientos
extraños. Ella se mostraba emocionalmente inexpresiva y actuaba de manera
inapropiada, por ejemplo, desnudándose en los pasillos del hospital. Hablaba
con una voz rápida, aguda e ininteligible y tenía problemas para hacer
aritmética básica, dibujar, leer y escribir. Aunque comenzó a mejorar después
de unas pocas semanas, pasaron dos años antes de que pudiera seguir un curso de
recuperación en una universidad, y durante más de dos décadas, su toma de decisiones
permaneció afectada.
Este caso inusual, que se informó por primera vez en la
década de 1990, desafió una noción que había persistido durante siglos: que el
trabajo del cerebelo se limita a coordinar movimientos.
Para muchos neurocientíficos, la estructura quedó relegada
tras la corteza cerebral, la delgada capa de células que cubre el bulto
arrugado en el que la mayoría de nosotros pensamos cuando imaginamos el cerebro
humano. El cerebelo se consideraba tan poco importante que muchos científicos
simplemente lo ignoraban en los estudios de neuroimagen o, cuando extraían el
cerebro de los animales para muchos tipos de investigación, cortaban la
estructura y la tiraban.
Sin embargo, las cosas están comenzando a cambiar lentamente
a medida que se acumulan las evidencias de que el cerebelo hace contribuciones
importantes a la cognición, las emociones y el comportamiento social. Además de
eso, los estudios sugieren que el cerebelo puede desempeñar un papel clave en
el autismo, la esquizofrenia y otros trastornos cerebrales. Los investigadores
ahora están estudiando los cerebros de ratones y personas para comprender cómo
el cerebelo contribuye a estas afecciones.
A primera vista, el cerebelo se parece un poco a una cáscara
de nuez arrugada. Una mirada más cercana revela dos hemisferios con pliegues
superficiales que se hunden en surcos profundos y se dividen en una red de
ramas parecidas a corales. Mirar a través de un microscopio revela un patrón
uniforme de células densamente empaquetadas. El cerebelo constituye solo
alrededor del 10 por ciento de la masa del cerebro humano, pero contiene más de
la mitad de sus neuronas. Estirado, la superficie del cerebelo sería casi el 80
por ciento de la de la corteza cerebral.
Los primeros experimentos con el cerebelo, que en latín
significa "cerebro pequeño", datan de hace siglos. Esas
investigaciones no fueron bonitas: los científicos simplemente cortaron la
estructura de los animales vivos y luego observaron su comportamiento. Por
ejemplo, el fisiólogo frances del siglo XIX Marie-Jean-Pierre Flourens realizó
cerebelectomías en palomas e informó que los animales comenzaron a tambalearse como
si estuvieran intoxicados. Estos hallazgos lo llevaron a proponer que la
estructura era necesaria para coordinar el movimiento. Más tarde, las
observaciones clínicas de personas con lesiones cerebelosas confirmaron esta
hipótesis, consolidando la reputación del cerebelo durante casi dos siglos como
una estructura de coordinación del movimiento.
Un pequeño número de científicos comenzó a desafiar esta
descripción en la década de 1980. Entre ellos, la líder fue Henrietta Leiner,
quien inicialmente se había formado en matemáticas, física e informática, pero
luego se interesó por la neuroanatomía. Ella quedó cautivada por el cerebelo
mientras reflexionaba sobre el propósito del grueso tracto de fibras nerviosas
que lo conectan con la corteza cerebral.
Leiner también cuestionó por qué el cerebelo evolucionó para
ser mucho más grande en humanos que en otros animales. (Según una estimación,
el cerebelo humano es, en promedio, 2,8 veces más grande de lo esperado en
primates de nuestro tamaño). ¿Por qué sería así, si todo lo que hiciera fue
coordinar el movimiento? En 1986, Leiner, junto con su esposo, el científico
informático Alan Leiner y un neurólogo llamado Robert Dow, propusieron una
hipótesis radical. El cerebelo humano, dijeron, contribuye a las habilidades de
pensamiento básicas, como la capacidad de planificar las acciones de uno.
Jeremy Schmahmann, entonces residente de neurología en el
Boston City Hospital, también desarrolló una fascinación por el cerebelo en esa
época. Su interés surgió de la evidencia emergente de que otra parte del
cerebro que alguna vez se pensó que estaba involucrada únicamente en el control
motor, los ganglios basales, también contribuía a la cognición. Esto llevó a
Schmahmann a preguntarse si podría ocurrir lo mismo con el cerebelo.
Para abordar esta pregunta, Schmahmann emprendió lo que él
describe como una "excavación arqueológica" a través de las
estanterías de la Biblioteca de Medicina Countway de Harvard. Allí, descubrió
manuscritos que datan de mas de 200 años que documentan casos de deterioro
cognitivo, social y emocional en pacientes con daño cerebeloso y, en casos
raros, donde las personas nacieron sin cerebelo.
Los informes históricos persuadieron a Schmahmann de
investigar más a fondo. En experimentos con monos, él y el neuroanatomista
Deepak Pandya, encontraron evidencia de que el cerebelo recibe información a
través del tronco cerebral de partes de la corteza cerebral que, en las áreas
paralelas del cerebro humano, están involucradas en funciones como el lenguaje,
la atención, y la memoria.
También en esa época, otro grupo, dirigido por el
neurobiólogo Peter Strick de la Universidad de Pittsburgh, rastreó las
conexiones que iban en la otra dirección: desde el cerebelo hasta el resto del
cerebro. Esta comunicación bidireccional reforzó la idea de que el cerebelo hace mucho más que
coordinar movimientos.
Las observaciones clínicas posteriores y los estudios de
neuroimagen han fortalecido aún más el argumento.
A fines de la década de 1990, Schmahmann informó la primera
descripción del síndrome afectivo cognitivo cerebeloso después de observar que
las personas con daño cerebeloso, debido a la degeneración o después de la
extirpación de tumores, accidentes cerebrovasculares e infección, exhibían una
amplia gama de deterioros en la cognición y el comportamiento. Estos incluían
dificultades con el razonamiento abstracto
y la planificación, cambios en la personalidad, como las emociones inhibidas
y los comportamientos inapropiados que se observó en la estudiante
universitaria con el tumor cerebeloso, y problemas con el habla. Algunos
pacientes se recuperaron después de varios meses; en otros, los síntomas
persistieron durante años. Esta condición, que más tarde se denominó
"síndrome de Schmahmann", reforzó la evidencia de que el cerebelo
estaba involucrado en una variedad de procesos cognitivos.
Los casos raros de personas nacidas sin partes del cerebelo
también han insinuado funciones más amplias. Además de la dificultad para
coordinar sus movimientos, estos individuos exhiben signos del síndrome de
Schmahmann, así como rasgos autistas como rituales obsesivos y problemas para
comprender las señales sociales.
En otro influyente estudio, el neurocientífico de Harvard
Randy Buckner y sus colegas mapearon la comunicación entre la corteza cerebral
y el cerebelo en humanos. Al escanear los cerebros de personas sanas utilizando
imágenes de resonancia magnética funcional, el equipo reveló que la actividad
en la mayor parte del cerebelo estaba sincronizada con la actividad en partes
de la corteza cerebral responsables de las funciones cognitivas, y no con las
áreas corticales involucradas en el movimiento. Ese artículo fue increíble
porque demostró que la mayor parte del cerebelo en realidad está dedicado a
funciones no motoras.
Estos estudios y otros están dejando cada vez más claro que
el cerebelo tiene muchas funciones. Pero queda una gran pregunta: ¿cuál es
exactamente su función general?
La arquitectura en forma de cuadrícula, altamente
organizada, de las células del cerebelo ha inspirado a algunos científicos a
sugerir que realiza una computación simple. Schmahmann ha denominado a esta
hipótesis la "transformación cerebelosa universal". Exactamente qué
computación central podría explicar la participación del cerebelo en el
movimiento, la cognición y la emoción sigue siendo una pregunta abierta. Pero
los científicos han propuesto una variedad de posibilidades, como hacer y
actualizar predicciones o la precisión en la realización de las tareas.
Dadas las innumerables funciones del cerebelo, algunos
científicos sospechan que la estructura puede estar involucrada en varios
trastornos relacionados con el cerebro. Las dos condiciones para las que hay
más evidencia actualmente son el autismo y la esquizofrenia.
Las anomalías cerebelosas son algunas de las diferencias
neuroanatómicas más comunes observadas en personas con autismo, y los médicos
han observado que las lesiones en el cerebelo al nacer aumentan
considerablemente el riesgo de que un niño desarrolle la afección. Estudios
recientes también sugieren que el cerebelo puede tener una gran influencia en
el desarrollo y que las primeras irregularidades en esta estructura pueden
predisponer a las personas a condiciones como el autismo.
Sam Wang, un neurocientífico de Princeton, y su equipo han
demostrado que la inactivación del cerebelo en ratones durante el desarrollo
mediante la quimiogenética, un método para manipular circuitos neuronales
específicos utilizando moléculas diseñadas inyectadas en el cerebro, conduce a
características en los animales que reflejan las observadas en humanos con
autismo. Los ratones perdieron la preferencia de pasar tiempo con otro ratón en
lugar de con un objeto inanimado y tuvieron dificultades para adaptarse a una
nueva tarea. La misma manipulación en ratones adultos no tuvo tales efectos.
Otros investigadores han descubierto que es posible
modificar algunos de estos rasgos manipulando al cerebelo. Stoodley y sus
colegas han demostrado que estimular el cerebelo con quimiogenética puede
revertir los déficits sociales en ratones modificados genéticamente que
muestran rasgos de autismo. Su laboratorio ahora está evaluando si pueden
modificar el aprendizaje social en personas autistas y neurotípicas al apuntar
al cerebelo con una técnica llamada estimulación de corriente directa
transcraneal, que usa electrodos colocados en la cabeza para modular la
actividad cerebral.
La idea de que el cerebelo podría estar involucrado en la
esquizofrenia ha existido durante décadas, pero hasta hace poco había poca
evidencia experimental en humanos. Sin embargo, en 2019, un grupo que incluía a
Schmahmann informó que estimular el cerebelo con un método llamado estimulación
magnética transcraneal (EMT), que utiliza imanes para crear corrientes
eléctricas en el cerebro, podría aliviar lo que se conoce como síntomas
negativos de la esquizofrenia, que incluyen la anhedonia (la incapacidad de
sentir placer) y la falta de motivación. Si la terapia con TMS resultara
eficaz, podría satisfacer una necesidad de larga trayectoria. Los medicamentos
antipsicóticos pueden reducir con éxito lo que se conoce como síntomas
positivos de la esquizofrenia; en otras palabras, comportamientos adicionales
que normalmente no se observan en personas sanas, como alucinaciones y
pensamientos delirantes. Pero las terapias efectivas para los síntomas
negativos siguen siendo esquivas.
Brady y sus colegas ahora están llevando a cabo un estudio
de seguimiento con un grupo más grande de personas. También están abordando la
cuestión de cómo, exactamente, la estimulación cerebelosa conduce a la mejora.
En la Universidad de Iowa, Parker y sus colegas también están probando si la
EMT cerebelosa puede mejorar el estado de ánimo y la cognición en personas con
afecciones que incluyen esquizofrenia, autismo, trastorno bipolar, depresión y
enfermedad de Parkinson. Las anomalías en la memoria de trabajo, la atención y
la planificación son muy similares en muchas de estas condiciones. En última
instancia, se espera que conocer la contribución del cerebelo a estas
condiciones conducirá al desarrollo de nuevos tratamientos.
Queda por ver si las terapias basadas en el cerebelo pueden
ayudar a las personas con estas afecciones de amplio espectro. Sin embargo, lo
que está claro es que el cerebelo ya no puede ser ignorado, y que sus
conexiones en todo el cerebro y sus contribuciones a la función cerebral pueden
ser mucho más amplias de lo que los científicos habían imaginado inicialmente.
Basado en: https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-neuro-070918-050258
