Una vez que se pensó que simplemente coordinaba el movimiento, esta región del​​ cerebro​​ está demostrando ejercer una mayor influencia en la cognición, la emoción y otras funciones.

Cuando una estudiante universitaria de 22 años apareció en el hospital después de caerse y golpearse la cabeza con el hielo, los médicos realizaron una tomografía computarizada que reveló una sorpresa:​​ un​​ tumor​​ en su cerebelo​​ (la estructura del tamaño de un puño ubicada en la parte posterior del cerebro).

Después de que los cirujanos extrajeron con éxito la masa, la mujer comenzó a mostrar comportamientos extraños. Ella era emocionalmente inexpresiva y actuó 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 matricularse en un curso de recuperación en una universidad júnior, 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: el trabajo del cerebelo se limita a coordinar movimientos.

Para muchos neurocientíficos, la estructura quedó relegada a la corteza cerebral, la delgada capa de células que cubre el​​ bulto arrugado en forma de guante de béisbol 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 animales para muchos tipos de estudios, solo cortaban la estructura y la tiraban. “Así ha sido el campo investigativo durante mucho tiempo”, dice Krystal Parker, neurocientífica de la Universidad de Iowa.

Sin embargo, las cosas están empezando a cambiar lentamente a medida que se acumulan las pruebas 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 investigando los cerebros de ratones y humanos para comprender cómo el cerebelo contribuye a estas afecciones.

Las investigaciones del cerebelo realmente se han disparado en los últimos años, dice Catherine Stoodley, neurocientífica de la American University y coautora de un artículo publicado en el​​ Annual Review of Neuroscience​​ sobre el papel del cerebelo en la cognición. "Es muy emocionante".

El "pequeño cerebro"

A primera vista, el cerebelo se parece un poco a una cáscara de nuez arrugada y cubierta de maleza. Una mirada más cercana revela dos hemisferios con pliegues en la superficie 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% de la masa del cerebro humano, pero contiene más de la mitad de sus neuronas. Estirado, su área​​ de superficie sería casi el 80% de la corteza cerebral.

Los primeros experimentos con el cerebelo, que en latín significa "cerebro pequeño", se remontan a siglos. En estas investigaciones los científicos solamente cortaron la estructura de los animales vivos y luego observaron los efectos en su comportamiento. Marie-Jean-Pierre Flourens, una fisióloga francesa del siglo XIX, por ejemplo, realizó cerebelectomías en palomas e informó que los animales comenzaron a balancearse y tambalearse como si estuvieran​​ intoxicados. Estos hallazgos la llevaron a proponer que la estructura era necesaria para coordinar el movimiento. Las observaciones clínicas de personas con lesiones cerebelosas confirmaron posteriormente esta hipótesis, consolidando la reputación del cerebelo como una estructura de coordinación del movimiento mantenida durante casi dos siglos.

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 formó en​​ matemáticas, física e informática, pero luego se interesó por la neuroanatomía. 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 fuese 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, contribuyó a las habilidades de pensamiento básicas, como la capacidad de planificar las propias acciones.

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 contribuyó 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 la década de 1800, que documentan casos de deficiencias cognitivas, sociales y emocionales en pacientes con daño cerebeloso, y en casos raros donde las personas nacieron sin cerebelo. "Hubo un poco de contracultura desde el principio que fue completamente descuidada", dice Schmahmann, ahora neurólogo en el Hospital General de Massachusetts y coautor de la revisión reciente con Stoodley.

Los informes históricos persuadieron a Schmahmann a investigar más a fondo. En experimentos con monos, él y su asesor, el neuroanatomista Deepak Pandya, encontraron evidencia de que el cerebelo recibe información a través del tronco cerebral de áreas en la corteza cerebral que son paralelas a otras áreas que en los humanos están involucradas en funciones como el lenguaje, la atención y la memoria. “Esto fue en contra de la sabiduría aceptada”, dice​​ Schmahmann. "Tuvimos algunos oponentes muy fuertes, pero la mayoría, una vez que los datos estuvieron disponibles, se dieron cuenta".

Alrededor de este tiempo, 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 el caso de que el cerebelo hace mucho más que coordinar movimientos.

Un amplio​​ repertorio

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 infecciones—exhibían una amplia gama de deficiencias en la cognición y el comportamiento. Estos incluyeron dificultades con el razonamiento y la planificación abstracta, cambios en la personalidad, tales como las emociones aplanadas y​​ los comportamientos inapropiados —que observó en la estudiante universitaria con el tumor cerebeloso—, y problemas con el habla. Algunos pacientes se recuperaron después de varios meses; en otros casos, 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 y rasgos autistas como rituales obsesivos y problemas para comprender las señales sociales.

En otro influyente estudio, el neurocientífico​​ Randy Buckner de la Universidad de Harvard 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 se puede explicar por funciones no motoras”, comenta Ann Shinn, psiquiatra del Hospital McLean en Massachusetts.

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 un solo cálculo. Schmahmann ha denominado a esta hipótesis la "transformación cerebelosa universal". Qué tipo de estructura de 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 el momento preciso de las tareas.

Un rol en el autismo, la esquizofrenia y más allá

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​​ influencia enorme en el desarrollo, y que las irregularidades en esta estructura desde el principio pueden predisponer a las personas a condiciones como el autismo.

Sam Wang, un neurocientífico de la Universidad de Princeton, y su equipo han demostrado que​​ inactivar el cerebelo en ratones durante el desarrollo mediante la quimiogenética (un método para manipular circuitos neuronales específicos utilizando moléculas diseñadas e inyectadas en el cerebro) conduce a características en los animales que reflejan​​ las observadas en los humanos con autismo. Los ratones perdieron la preferencia de pasar tiempo con otro ratón en lugar de 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 dirigiéndose al cerebelo. Stoodley y sus colegas han demostrado que la estimulación del 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 los síntomas negativos de la esquizofrenia, que incluyen la falta de motivación y la anhedonia, es decir, la incapacidad de sentir placer. Si la terapia con EMT demuestra ser eficaz, estaría en capacidad de satisfacer una necesidad de larga data, en tanto los medicamentos antipsicóticos pueden reducir con éxito los síntomas positivos de la esquizofrenia, como las alucinaciones y los pensamientos delirantes, pero las terapias eficaces para los síntomas negativos siguen siendo difíciles de alcanzar.

“Hay muchas cosas que debemos resolver antes de que esto se convierta en una terapia”, dice Roscoe Brady, psiquiatra del Beth Israel Deaconess Medical Center en Boston que participó en ese ensayo. Dicho esto, agrega, “EMT​​ es una de las opciones más prometedoras que he visto en la​​ investigación publicada”.

Brady y sus colegas están llevando ahora 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 trastornos 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, dice Parker. En última instancia, espera que separar la contribución del cerebelo a estas condiciones conducirá al desarrollo de nuevos tratamientos.

Resta 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 se puede ignorar, 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.

"Lo que espero que surja de todo esto es que la gente no pueda salirse con la suya al eliminar el cerebelo de la investigación que están realizando", dice Parker. "Casi siempre se trata de hacer algo relacionado con lo que la gente está estudiando".

Fuente: un artículo de Diana Kwon publicado en el portal​​ wfneurology.org

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