Las neuronas de Von Economo: el cerebro desconocido

Introducción

A finales del siglo XIX, el anatomista ucraniano Vladimir Betz describió un grupo de células, las neuronas von economo, que llamaron particularmente su atención debido a su forma: “Esas células fusiformes del giro cíngulo son notablemente más grandes (dos o tres veces) que las otras neuronas de la lámina V” [4]. Del mismo modo, el neuroanatomista Español Santiago Ramón y Cajal se refirió a ellas como las “células fusiformes gigantes” durante sus estudios histológicos de la corteza cerebral [5].

Constantin von Economo

Sin embargo, fue el psiquiatra y neurólogo austriaco Constantin von Economo quien brindó una descripción detallada de la morfología y ubicación de este tipo de célula en la corteza cerebral del humano adulto. En un trabajo de 1925 titulado Die Cytoarchitektonik der Hirnrinde des erwachsenen Menschen (Las citoarquitectura de la corteza del ser humano adulto), este científico describió estas células como neuronas elongadas en forma de huso (fusiformes) que alcanzaban las 70-100 µm, lo que las hace cuatro veces más grandes que una célula piramidal de la capa V. Asimismo refirió que se encontraban específicamente en el cíngulo anterior [13].

Estudios

En 1926 en Eine neue Art Spezialzellen des Lobus cinguli und Lobus insulae (un nuevo tipo de células especiales en los lóbulos cingular e insular), Von Economo escribe: “Hace años, descubrí un tipo de célula peculiar la lámina V del cíngulo anterior rostral que, por lo que pude encontrar en la literatura, no ha sido previamente descrita y que yo erróneamente pensé que era una formación patológica. Desde entonces, he completado un detallado análisis de la arquitectura de toda la corteza cerebral en un número grande de cerebros adultos; este análisis muestra que este tipo peculiar de célula es de hecho especializada en el giro cíngulo y se encuentra solamente en otro giro, el giro insular” [14]. En el 2005, un grupo de investigadores renombró estás células fusiformes gigantes de la capa V como Neuronas Von Economo (VENs, por sus siglas en inglés), como reconocimiento al trabajo del neurólogo austriaco [2]. 

¿Qué hace especial a las neuronas Von Economo?

A pesar de este reporte de principios del siglo XX, las VENs fueron pasadas por alto en la mayoría de los estudios neurocientíficos hasta que los mapeos computacionales del cerebro hicieron posible identificarlas como neuronas de proyección ubicadas en la capa Vb de la corteza cingulada anterior [10] y la ínsula [9]. Desde entonces, han cobrado importancia especialmente en el ámbito de las ciencias cognitivas y la neuropsiquiatría, debido a que se han encontrado solamente en animales con comportamientos cognitivos y sociales superiores. Desde el 2006, las VENs han sido halladas en ballenas, elefantes, delfines, manatíes y primates. Particularmente, en 2008, mi colega y amigo Camilo Fajardo, en Colombia, descubrió este tipo de células en la corteza dorsolateral del cortex prefrontal humano [8]. Interesantemente, se estima que el linaje de esta célula se originó hace 15 millones de años con el Dryopitecus (un ancestro común de los homínidos) [3].

Se ha encontrado que las VENs son más abundantes en humanos y otros primates como los bonobos, los chimpancés y los gorilas, en comparación con especies no primates. En los primates, las células se presentan en agrupaciones de entre tres y seis neuronas, constituyendo cerca del 5% del total de células piramidales en la lámina V. Además, se ha encontrado que el número y estructura de las VENs es específico en cada especie [11]. Estas células aparecen en el desarrollo prenatal (semana 35) e incrementan hasta su número descrito en la adultez a los 4 años de edad. Interesantemente, se ha encontrado que los humanos tardan 8 meses (posnatales) en alcanzar las VENs de un chimpancé al momento de su nacimiento. Del mismo modo, se ha observado que en neonatos el número de VENs es similar en ambos hemisferios, mientras que después se observa una asimetría favoreciendo el hemisferio derecho [1]. 

¿Cuáles son las características de las neuronas Von Economo?

La fina arquitectura de las VENs fue descrita recientemente por Karli Watson como parte de su disertación para obtener en título de doctorado en neurobiología en el Instituto Tecnológico de California (CALTECH). En su trabajo, la bióloga describió que las VENs cuentan con dendritas basales y apicales con una arborización simple y espinas dendríticas reducidas. Además, la longitud de las dendritas es menor que las células piramidales de la misma lámina. Se especula, que estas características hacen a las VENs células que integran un reducido número de inputs y que generan una rápida conducción con un largo axón [15]. Son por lo general más grandes que las células piramidales de la lámina V y las células fusiformes de la lámina VI, y son más numerosas en el hemisferio derecho.

A diferencia de otras células fusiformes, las VENs no son inhibitorias; la expresión de MAP2 (Microtubule–associated protein 2) y su tinción con DiI son evidencia de que son células de proyección [6]. Además, procesos de inmunohistoquímica han revelado que expresan receptores de vasopresina, dopamina y serotonina, aunque no ha sido descrito ningún neurotransmisor específico sintetizado por estas células [2].

Las neuronas Von Ecónomo y la mente humana

Algunos científicos consideran que las neuronas Von Economo son importantes eslabones para entender la evolución del cerebro y la mente humana. Se ha sugerido que estas neuronas están involucradas en las características humanas más avanzadas o los procesos cognitivos superiores y que podrían jugar un papel primordial en los correlatos neuronales de la consciencia [7]. En los últimos años, se ha explorado la posibilidad de que las VENs estén relacionadas con diversos desordenes psiquiátricos. Aunque la mayoría de los estudios relacionan las VENs con las patologías dependientes del cíngulo y la corteza insular, un claro papel de estas células no ha sido descrito, a pesar de que se sugiere que tienen una amplia correlación con el espectro autista y que son particularmente susceptibles a la enfermedad de Alzheimer, donde se pierden un 60% de la total población de VENs  [5].

Sin embargo, particularmente, se ha encontrado un mayor número de VENs en personas suicidas con diagnóstico de desórdenes psicóticos, que en personas con el mismo desorden que murieron por otras causas. Esto ha permitido que algunos investigadores teoricen sobre el papel de las VENs en procesos cognitivos superiores como la auto-evaluación [5]. Usando cerebros post-mortem de jóvenes diagnosticados con autismo, un estudio mostró que los pacientes diagnosticados poseían una tasa mayor de VENs/neuronas piramidales que los sujetos control. Esto llevó a los científicos a hipotetizar que el autismo puede estar relacionado con la producción anormal de VENs durante el desarrollo [12]. 

Conclusiones

Las neuronas Von Economo (VENs) representan un reto especial en la investigación neurocientífica. Al estar solamente presentes en primates y otros mamíferos superiores como delfines, ballenas y elefantes, su investigación está limitada por estándares éticos y económicos, a diferencia de otro tipo de células que pueden ser estudiadas en roedores. El hecho de que estén presentes en los últimos estadios evolutivos de especies con procesos cognitivos superiores y una alta tasa de comportamientos sociales, hacen que las VENs sean especialmente atractivas en el campo de las ciencias cognitivas. Tal vez en un futuro no muy lejano se descubra que un solo tipo de célula tiene la facultad de hacernos humanos.

Referencias bibliográficas

1. Allman, J.M., Tetreault, N.A., Hakeem, A.Y., Manaye, K.F., Semendeferi, K., Erwin, J.M., et al. (2010). The von Economo neurons in frontoinsular and anterior cingulate cortex of great apes and humans. Brain Structure and Function, 214(5e6), 495e517,
2. Allman, J.M., Watson, K.K., Tetreault, N.A., Hakeem, A.Y. (2005). Intuition and autism: a possible role for Von Economo neurons. Trends in Cognitive Science, 9(8).
3. Brüne, M., Schöbel, A., Karau, R., Faustmann, P. M., Dermietzel, R., Juckel, G., & Petrasch-Parwez, E. (2011). Neuroanatomical correlates of suicide in psychosis: the possible role of von Economo neurons. PloS One, 6(6), e20936.
4. Butti, C., Santos, M., Uppal, N., & Hof, P. R. (2013). Von Economo neurons: clinical and evolutionary perspectives. Cortex, 49(1), 312–26.
5. Craig, A. A. (2009). How do you feel — now? The anterior insular and human awareness. Nature Reviews Neuroscience, 10(1),59—70
6. Fajardo, C., Escobar, M. I., Buriticá, E., Arteaga, G., Umbarila, J., Casanova, M. F., & Pimienta, H. (2008). Von Economo neurons are present in the dorsolateral (dysgranular) prefrontal cortex of humans. Neuroscience Letters, 435(3), 215–8.
7. Pauc, R., & Young, A. (2009). The history of von Economo neurons (VENs) and their possible role in neurodevelopmental/neuropsychiatric disorders: A literature review. Clinical Chiropractic, 12(3), 101–108.
8. Santos, M., Uppal, N., Butti, C., Wicinski, B., Schmeidler, J., Giannakopoulos, P., … Hof, P. R. (2011). Von Economo neurons in autism: a stereologic study of the frontoinsular cortex in children. Brain Research, 1380, 206–17.
9. Watson, Karli Kiiko(2006)The von Economo neurons : from cells to behavior. Disertación doctoral, California Institute of Technology. http://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-05252006-224259