00CEREBRO14514587-14-redUno de los principales discípulos de los Vogt fue Korbinian Brodmann. Nació en 1868 en Liggersdorf, una pequeña localidad en la provincia de Hohenzollern, cerca del lago Constanza. Siguiendo las buenas costumbres de la época, Brodmann estudió medicina en distintas universidades: Múnich, Würzburg, Berlín y Friburgo, donde se licenció. Realizó estudios de posgrado en la Universidad de Lausanne (Suiza) de donde pasó a la Clínica Universitaria de Múnich trabajando ya como médico. Pensaba ponerse a ejercer en la Selva Negra pero enfermó de difteria y pasó la convalecencia como asistente de Oskar Vogt en la Clínica Neurológica que este tenía en el balneario de Alexanderbad. Vogt le describió como de «amplios intereses científicos, buenas dotes de observación y una gran diligencia para ampliar su conocimiento». articleImageThumbnailPara completar su periplo por lo mejor de las universidades germanas, obtuvo su doctorado en la Universidad de Leipzig en 1898 con una tesis sobre la esclerosis ependimal crónica, trabajó en la Clínica Psiquiátrica de la Universidad de Jena con Ludwig Binswanger, de una famosa saga de psiquiatras, y en el Asilo Mental Municipal de Frankfurt, donde coincidió con otro médico, Aloïs Alzheimer, que fue clave para que decidiera dedicarse a la investigación básica en Neurociencia.

En 1901, Brodmann empezó a trabajar con los Vogt en la Neurobiologische Zentralstation, siguiendo sus pasos según su influencia política y el apoyo que recibían fue creciendo. El tema de trabajo de Brodmann fue desde un principio la organización de la corteza cerebral humana. Era una línea que todavía sufría el desprestigio de la Frenología y su localización de las «facultades» psíquicas del cerebro según las protuberancias del cráneo. Sin embargo, los descubrimientos posteriores de Broca y Wernicke, que habían identificado regiones corticales especializadas en el lenguaje habían abierto la puerta a una teoría cognitiva, a poder relacionar lesiones localizadas en el cerebro con la pérdida de funciones muy concretas como la producción del habla o la comprensión del lenguaje.

Lewandowsky_Vogts_BrodmannCon la aportación cada vez más significativa de la neurofisiología fue surgiendo una controversia entre los que defendían una concepción holística de la corteza cerebral, donde toda o una gran parte participaría en la ejecución de cualquier función—uno de cuyos defensores era John Hughlings Jackson— y los que pensaban en un sistema parcelado con funciones localizables en áreas corticales específicas, entre los que se encontraban los Vogt y Brodmann. Uno de los méritos de este último fue integrar la teoría de la evolución en el estudio de la citoarquitectura de la corteza cerebral —era un admirador de la obra de Darwin— e incluir el análisis comparado del cerebro de los primates. Al parecer, la discusión de las teorías evolutivas con Oskar Vogt le llevaron al concepto de subdivisiones filogenéticamente antiguas (arqueocorteza y paleocorteza) y otras más recientes (neocorteza). Las primeras, definidas histológicamente como allocórtex, no tenían la estructura típica en seis capas de la neocorteza o isocórtex.

En 1909 Brodmann publicó su gran obra sobre la citoarquitectura de la corteza cerebral: Vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde in ihren Prinzipien dargestellt auf Grund des Zellenbaues (Estudios comparados sobre la localización en la corteza cerebral en sus principios representados sobre la base de su arquitectura celular). Brodmann-areasEn ella definió 52 áreas en la corteza cerebral utilizando referencias anatómicas y el análisis histológico del espesor y complejidad de las capas corticales incluyendo la forma, disposición y densidad de las neuronas, la presencia de tipos celulares particulares y la disposición en acúmulos o columnas.

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Solamente se han tenido en cuenta esas diferenciaciones regionales de la estructura cortical, que son aparentes en la organización laminar de un giro cortado transversalmente en la posición, tamaño, densidad de empaquetamiento y distribución de las células, esto es, en las diferencias citoarquitectónicas. Las diferencias histológicas en sentido estricto, es decir, los detalles de células individuales, la apariencia de fibrillas y la sustancia tigroide [retículo endoplásmico rugoso] así como los detalles en la estructura de los núcleos de las células, etc, no son usadas topográficamente.

myBrodmannsAreas2-802Basándose en esta idea novedosa (histología combinada con filogenia) Brodmann utilizó un sistema numérico que establecía homologías entre las áreas corticales de diferentes mamíferos, señalando que la parcelación citoarquitectónica de la corteza humana solo podía comprenderse mediante la comparación con los cerebros de otros primates. También especuló sobre las implicaciones antropológicas de sus hallazgos y criticó la generalización hecha por Huxley en su famoso principio de Pitecometría, que señala que todos las diferencias entre los humanos y los grandes simios eran menores que las diferencias entre los grandes simios y los primates inferiores. Huxley y su batalla constante por la teoría de la evolución.

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Mapa del encéfalo del lemur

Cada área cortical estaba numerada del 1 al 52 pero las áreas con los números 12-16 y 48-51 no aparecían en el mapa. Brodmann explicaba esos «huecos» en el listado indicando que algunas áreas no eran identificables en la corteza humana pero estaban bien desarrolladas en otras especies de mamíferos, en particular, las cortezas olfatoria, límbica e insular. Así, distinguía 43 áreas en la corteza humana mientras que monos y grandes simios solo tenían 30 áreas y el 52 correspondería a un modelo generalizado que luego presentaría variaciones en las diferentes especies. La corteza insular, por ejemplo, no estaba bien definida en los humanos pero se extendía en las áreas 14-16 de los monos del Viejo Mundo (como los cercopitecos) y en las áreas 13-16 de los prosimios (como los lémures). Brodmann asumió que el polimorfismo de las neuronas y la conectividad entre células y áreas era más compleja en el cerebro humano que en los demás primates pero también especuló sobre las diferencias citoarquitectónicas entre las diferentes razas humanas incorporando los prejuicios ideológicos de su tiempo.

Brodmann estaba convencido de que cada área citoarquitectónica era un órgano que se encargaba de una función determinada, aunque era una hipótesis que no se podía comprobar con la tecnología de la época. Años más tarde, la neuroimagen confirmó que la corteza está parcelada: se activan diferentes grupos de neuronas cuando reconocemos caras, cuando leemos o cuando levantamos la mano.

Cinco años después de su monografía de 1909 publicó una revisión en la que intentó reconciliar la parcelación citoarquitectónica con observaciones electrofisiológicas en animales y con datos de cerebros humanos con lesiones. Resumió también los datos sobre varios trastornos neurológicos y psiquiátricos causados por problemas en el desarrollo de la corteza cerebral, recalcando la idea de que las alteraciones específicas de una región determinada eran fundamentales para entender los trastornos mentales.

Aquel trabajo le dio prestigio y fue habilitado como catedrático en la Universidad de Tübingen, en 1916 se trasladó a Halle para trabajar en su Hospital Municipal y finalmente, en 1918, aceptó una invitación de la Universidad de Múnich para dirigir el grupo de histología en el Centro de Investigación Psiquiátrica, el lugar donde Kraepelin estaba congregando a los mejores neurocientíficos alemanes. Desgraciadamente, pocos meses después, a los 49 años, Brodmann moría de una septicemia desarrollada a partir de una infección contraída durante la realización de una autopsia.

La obra de Brodmann ha estado en constante modificación. Los Vogt presentaron un estudio basado en la mieloarquitectura —la tinción de la mielina de las fibras nerviosas intracorticales— y describían 200 áreas diferentes que intentaron correlacionar con las áreas de Brodmann. Unos años más tarde Von Economo y Koskinas (1925) hicieron una descripción monumental de la corteza humana que reforzaba y ampliaba los estudios de Brodmann. En las décadas siguientes, los análisis electrofisiológicos primero, y las técnicas de neuroimagen después fueron en algunos casos confirmando y en otros modificando los límites entre zonas corticales. A pesar de algunas deficiencias —era una parcelación muy subjetiva, le faltaba reproducibilidad y objetividad, existía una variación significativa entre distintos individuos que no era atendida y no incluía información sobre el interior de los surcos, lo que no era un problema menor ya que la superficie intersulcal, ocupa dos tercios del total de la superficie cortical — el mapa de Brodmann se ha usado durante décadas para la delimitación de una función, un tumor, o el efecto de una enfermedad como la de Alzheimer o la esquizofrenia.

5Los estudios de neuroimagen en la década de 1980 multiplicaron el interés por el mapa de Brodmann. Se podía estudiar el cerebro vivo y también registrar simultáneamente datos de actividad y estructurales en una referencia común lo que permitía asociar zonas arquitectónicas con su función. Eso hizo que el mapa de Brodmann se convirtiera en la base de distintos atlas estereotáxicos y paquetes de software para localizar estructuras corticales, con lo que hubo que «traducir» su mapa bidimensional a una representación que ya era tridimensional. En la actualidad, la localización de focos de activación se expresa solo en términos de probabilidad, ya que los límites citoarquitectónicos varían mucho de persona a persona.

El mapa de Brodmann fue un trabajo pionero y todavía tiene su hueco en la investigación básica y clínica, siendo la base para analizar la relación entre función o disfunción y la estructura cortical. No se trata de una mera herramienta para localizar y el propio Brodmann lo expresaba en su monografía: «Nuestro objetivo es producir una teoría orgánica y comparada de la corteza cerebral basada en sus características anatómicas». Quizá lo acabamos de lograr. En julio de 2016 se ha publicado en la revista Nature un nuevo mapa de la corteza cerebral. Describe y localiza 180 áreas distintas, más del doble que las que se conocían hasta ahora, que eran 83. También se ha desarrollado un software que detecta automáticamente estas áreas en el escán del cerebro de una persona, incorporando datos de muchas técnicas de imagen no invasivas y solucionando el problema de las variaciones entre individuos. Este nuevo conocimiento nos ayudará a entender cómo se desarrolla la corteza y el papel de estas 180 áreas especializadas tanto en personas sanas como en enfermas. También permitirá una precisión antes impensable en la neurocirugía.corteza

El estudio forma parte del proyecto Conectoma Humano en el que participan 1.200 voluntarios cuyos cerebros se estudiaron en detalle con diferentes técnicas incluyendo distintos tipos de resonancia magnética para medir la arquitectura, actividad, conectividad y topografía de la corteza cerebral. La ventaja es que las distintas medidas (espesor de la corteza, contenido en mielina, actividad en reposo y durante la realización de una tarea, entre otras) —y de cada cerebro hay 112 grupos de información diferentes— se validan unas con otras. Las conclusiones fueron confirmadas en otra muestra independiente de 210 voluntarios sanos. Se descubrieron nuevas áreas, se redescubrieron algunas —un área que tenía menos mielina que las de alrededor fue comentada como una curiosidad hace décadas pero cayó en el olvido, ahora se vio que este área bautizada como 55b se activa de forma inusual cuando una persona escucha una historia— y algunas áreas se vio que estaban compuestas de unidades mucho más pequeñas, cada una con funciones específicas. Aunque algunas áreas corticales tenían localizaciones atípicas en unos pocos sujetos, los algoritmos incorporados en el software permitían localizarlas con éxito también en ellos. La capacidad para discriminar diferencias individuales en la localización, tamaño y topología de las áreas corticales y relacionarlas con diferencias en su actividad o en su conectividad nos debe permitir conocer mucho mejor los efectos de la genética en la estructura cerebral, de esta en la función mental y de esta en el comportamiento. Brodmann estaría orgulloso.

 

Para leer más:

  • Garey L (2012) Brodmann, Korbinian. http://ibro.info/wp-content/uploads/2012/12/Brodmann-Korbinian.pdf
  • Glasser MF, Coalson TS, Robinson EC, Hacker CD, Harwell J, Yacoub E, Ugurbil K, Andersson J, Beckmann CF, Jenkinson M, Smith SM, Van Essen DC (2016) A multi- modal parcellation of human cerebral cortex. Nature doi: 10.1038/nature18933
  • Zilles K, Amunts K (2010) Centenary of Brodmann’s map–conception and fate. Nat Rev Neurosci 11(2): 139-145.
  • Zimmer C (2016) Updated Brain Map Identifies Nearly 100 New Regions. The New York Times. 20 de julio. http://www.nytimes.com/2016/07/21/science/human-connectome-brain-map.html