Se sabe que el cerebro se desarrolla gradualmente a lo largo de la vida humana, siguiendo un patrón jerárquico. Primero, se adapta para apoyar funciones básicas, como el movimiento y la percepción sensorial, y luego avanza hacia capacidades humanas más avanzadas, como la toma de decisiones.
Por Ingrid Fadelli , Phys.org
Investigadores de la Universidad de Pensilvania y otros institutos, dirigidos por el investigador principal, el Dr. Theodore Satterthwaite, llevaron a cabo recientemente un estudio destinado a comprender mejor cómo el tálamo , una estructura profunda dentro del cerebro que se sabe que está involucrada en el procesamiento y enrutamiento de la información sensorial, podría contribuir al desarrollo del cerebro a lo largo del tiempo.
Sus hallazgos, publicados en Nature Neuroscience , sugieren que el tálamo es más que una estación de retransmisión de señales sensoriales y motoras, y también desempeña un papel en la regulación del patrón jerárquico y la cronología del desarrollo cerebral.
«Nuestro equipo de investigación había estado estudiando cómo diferentes regiones de la corteza humana (es decir, la capa más externa del cerebro) exhiben diferentes ventanas temporales de neuroplasticidad durante la infancia y la adolescencia», explicó a Medical Xpress la Dra. Valerie J. Sydnor, primera autora del artículo.
Habíamos demostrado que la reducción de la plasticidad progresa a través de las regiones corticales siguiendo una secuencia de desarrollo jerárquica, sensoriomotora-asociativa. Esta secuencia resulta en una reducción más temprana de la plasticidad en las regiones cerebrales sensoriomotoras que sustentan la visión, la audición y la acción durante la infancia, pero permite que la plasticidad se extienda hasta la adolescencia en las regiones de asociación que sustentan el procesamiento cognitivo, social y emocional complejo.
Tras desvelar la secuencia que caracteriza el desarrollo cerebral, Sydnor y sus colegas se propusieron identificar los procesos mediante los cuales el cerebro orquesta variaciones en la sincronización del desarrollo de las diferentes regiones corticales. Para ello, se basaron en estudios neurocientíficos previos centrados en diferentes animales.
Estudios realizados con roedores revelaron que el tálamo, una región subcortical del cerebro, puede promover y limitar la plasticidad en las regiones corticales durante el desarrollo al comunicarse con la corteza a través de conexiones axónicas estructurales —afirmó Sydnor—. Sin embargo, el posible papel del tálamo en la regulación de la expresión de la neuroplasticidad no se había comprobado en el cerebro humano.
Inspirados por los hallazgos de estos estudios previos centrados en roedores, los investigadores intentaron descubrir los mecanismos neuronales que regulan la adaptabilidad cerebral durante la juventud. Examinaron específicamente las conexiones estructurales entre el tálamo y las regiones corticales del cerebro para determinar si estas estaban relacionadas con el momento de las adaptaciones observadas en el cerebro de niños y adolescentes.
Para realizar sus experimentos, utilizaron una técnica de neuroimagen no invasiva y segura, conocida como resonancia magnética de difusión (RM). Este método mide el movimiento de las moléculas de agua en los tejidos cerebrales, lo que permite a los neurocientíficos mapear los tractos fibrosos que conectan diferentes regiones cerebrales.
Nature Neuroscience , 2025. DOI: 10.1038/s41593-025-01991-6
«La resonancia magnética de difusión es un método extraordinario que nos permite identificar conexiones neuronales a gran escala en el cerebro en función de cómo las moléculas de agua se mueven (o difunden) a lo largo de ellas», explicó Satterthwaite.
Analizamos datos de resonancia magnética de difusión recopilados de niños y adolescentes de entre 8 y 23 años como parte de tres grandes muestras: 1) una muestra representativa de la comunidad de jóvenes de Filadelfia (N = 1145), 2) una muestra de jóvenes con un desarrollo normal de Minnesota, Massachusetts, California y Misuri (N = 572), y 3) una muestra de jóvenes con síntomas significativos de salud mental de la ciudad de Nueva York (N = 959).
Para realizar sus análisis, los investigadores tuvieron que crear un nuevo atlas de conectividad estructural talamocortical humana; es decir, un mapa anatómico de las conexiones entre el tálamo y partes de la corteza. Este mapa les permitió localizar más de 200 conexiones entre el tálamo y diversas regiones corticales en el cerebro de cada participante del estudio.
«El tálamo ha sido conceptualizado durante mucho tiempo como una simple ‘estación de relevo’ en el cerebro que pasa información desde los órganos periféricos que procesan nuestro entorno a la corteza», dijo Sydnor.
«Nuestros datos indican que el tálamo probablemente desempeña un papel más activo a la hora de determinar cuándo las regiones corticales son plásticas y, por lo tanto, cuándo muestran tanto adaptabilidad como vulnerabilidad a nuestros entornos».
Curiosamente, Sydnor y sus colegas observaron que la maduración de las conexiones estructurales entre el tálamo y la corteza cerebral humana seguía una secuencia sensoriomotora-asociativa. Esto sugiere que el desarrollo de las regiones corticales en niños y adolescentes está alineado con los cambios en la fuerza de las conexiones con el tálamo. Por lo tanto, el tálamo podría actuar como un «cronometrador» de la maduración cortical.
«Esto es importante dado que el ritmo de maduración cortical está vinculado a los resultados cognitivos y psicológicos», explicó Sydnor.
Además, descubrimos que las regiones corticales con conexiones talámicas que se desarrollan durante más tiempo muestran características estructurales, funcionales y neuroquímicas de plasticidad prolongada durante la adolescencia. Esto indica que el fortalecimiento de la conectividad estructural talamocortical durante el desarrollo promueve una mayor plasticidad en las regiones cerebrales vinculadas al procesamiento cognitivo, social y emocional.
«También plantea la cuestión de cómo podemos aprovechar la conectividad talamocortical para mejorar la plasticidad cortical durante el desarrollo, o incluso en la edad adulta».
Finalmente, los investigadores observaron que las conexiones estructurales talamocorticales con las regiones cerebrales relacionadas con la asociación, que se desarrollan durante períodos más largos, estaban más influenciadas por factores ambientales. Esto sugiere que el desarrollo continuo y la plasticidad del cerebro están vinculados a una sensibilidad ambiental prolongada.
En el futuro, los hallazgos del equipo podrían guiar el desarrollo de intervenciones diseñadas para promover el desarrollo saludable de niños y adolescentes mediante el enriquecimiento de su entorno. Estas intervenciones podrían contribuir al fortalecimiento de las conexiones entre el tálamo y las regiones corticales, promoviendo así la adquisición de capacidades mentales avanzadas.
«Ahora nos gustaría seguir identificando reguladores mecanicistas de la plasticidad en las regiones de asociación y comprender su impacto en las trayectorias de desarrollo», añadió Sydnor.
También nos interesa identificar aspectos específicos del entorno juvenil que faciliten el fortalecimiento continuo de la conectividad talamocortical para promover la plasticidad y la adaptabilidad corticales. Las investigaciones futuras en estos ámbitos seguirán aportando información sobre nuestra pregunta principal: ¿cómo se pueden aprovechar los entornos juveniles para promover la resiliencia durante las etapas de mayor plasticidad cortical en la infancia y la adolescencia?
Más información: Valerie J. Sydnor et al., La conectividad estructural talamocortical humana se desarrolla según un eje jerárquico de plasticidad cortical, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01991-6 .
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La secuencia jerárquica sensoriomotora-asociativa del desarrollo cortical. Crédito: Valerie Sydnor.
