El invento que revolucionó la neurociencia: el fraccionador isotrópico

Publicado el 17 de Septiembre de 2018 | Biología y Geología

El cerebro humano pesa entre 1,3-1,5 kilos, lo cual es aproximadamente el 2% del peso corporal de una persona. Pero si queremos saber realmente cómo funciona el cerebro humano necesitamos más información como por ejemplo conocer qué células lo forman y cuántas de esas células hay. Durante el siglo XX la neurociencia ya tenía claro que el cerebro humano estaba compuesto por dos tipos celulares: las neuronas y las células gliales. Sin embargo, saber cuántas de estas células había no fue fácil ya que no había técnicas automáticas precisas: uno de los procedimientos más usados fue cortar en pequeños cachos una fracción del cerebro, contar al microscopio una a una cada célula y desde ese resultado sacar la cantidad total. Con esa técnica y el apoyo de otros métodos indirectos se llegó a la conclusión de que había en el cerebro humano 100.000 millones de neuronas y unas diez veces más de células gliales. Y este dato, que en verdad venía de cálculos aproximados, se dio por seguro durante décadas por toda la comunidad neurocientífica. Hasta que llegó Suzana Herculano-Houzel.

En el 2003, Suzana, que tenía formación como neurocientífica, trabajaba en comunicación científica. Y mientras estaba elaborando una actividad de comunicación decidió incluir la pregunta: ¿cuántas neuronas hay en un cerebro humano? La respuesta era clara: 100.000 millones. Pero cuando intentó buscar el estudio original del cual procedía ese dato le fue imposible encontrarlo: lo único que consiguió fue un trabajo de 1988 donde según cálculos aproximados se había llegado a una cifra de 85 mil millones y luego aparentemente esa cantidad se había redondeado a 100 mil millones de neuronas.

El problema de esos datos era que se habían obtenido extrapolando los resultados de contar al microscopio pequeños fragmentos del cerebro sin contarlo todo entero, y como el cerebro es muy diferente según qué parte miremos pues Suzana dudaba que los datos fueran correctos. Para comprobarlo desarrollo junto con el investigador Robert Lent una nueva técnica cuyo primer artículo fue publicado en el 2005: el fraccionador isotrópico. Resumiéndolo mucho, esta técnica en primer lugar trata químicamente al cerebro hasta convertirlo en una “sopa de cerebro” donde los núcleos de las células se mantienen intactos, se remueve la sopa para que todo el líquido sea homogéneo, se toma un poco de ese caldo y se cuenta cuántas células hay. Como ahora la mezcla es homogénea y además existen formas de distinguir los núcleos de las neuronas y células gliales, esta técnica permite contar con precisión la cantidad de células existentes. Los resultados son unos de los más importantes de la neurociencia del siglo XXI.

Antes de Suzana y el fraccionador isotrópico se creía que en el cerebro humano había 100.000 millones de neuronas y que por cada neurona había aproximadamente 10 células gliales. Sin embargo, en sus investigaciones Suzana descubrió que el cerebro humano tiene 86.000 millones de neuronas y que por cada neurona el cerebro tiene aproximadamente una célula glial. Estos datos han supuesto la revisión de gran parte de las conclusiones sacadas en muchos artículos de neurobiología que usaban las cantidades de células en el cerebro en sus estudios, desde la ciencia básica hasta áreas aplicadas de la biomedicina como son las enfermedades neurodegenerativas.

Referencias:
• “The human advantage: how our brains became remarkable” Suzana Herculano-Houzel. The MIT press (2016).
• von Bartheld, C. S., Bahney, J., & Herculano-Houzel, S. (2016). The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: A review of 150 years of cell counting. Journal of Comparative Neurology, 524(18), 3865–3895.
• Herculano-Houzel, S., Manger, P. R., & Kaas, J. H. (2014). Brain scaling in mammalian evolution as a consequence of concerted and mosaic changes in numbers of neurons and average neuronal cell size. Frontiers in Neuroanatomy, 8(August), 77.
• Azevedo, F. A. C., Carvalho, L. R. B., Grinberg, L. T., Farfel, J. M., Ferretti, R. E. L., Leite, Filho, W. J., Lent, R., & Herculano-Houzel, S. (2009). Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain. Journal of Comparative Neurology, 513(5), 532–541.
• Herculano-Houzel, S. (2005). Isotropic Fractionator: A Simple, Rapid Method for the Quantification of Total Cell and Neuron Numbers in the Brain. Journal of Neuroscience, 25(10), 2518–2521.

Por Pablo Barrecheguren