Cómo envejece el cerebro: científicos crean el mapa más detallado de lo que ocurre en este órgano con el paso de los años
Científicos del Instituto Salk crean el atlas más completo hasta hoy de los cambios epigenéticos específicos que ocurren con el paso del tiempo en las neuronas y otras células cerebrales del ratón. El avance ofrece pistas jugosas para entender por qué las enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer y el párkinson están aumentando en los seres humanos.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración conceptual de un atlas celular del cerebro: cada capa representa distintos tipos de células y cambios epigenéticos que se producen en el encéfalo a medida que envejece. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
El envejecimiento deja huellas en todo el organismo, pero pocas transformaciones son tan complejas y enigmáticas como las que ocurren en el encéfalo. Con los años, las neuronas cambian su actividad, la comunicación entre circuitos se reorganiza y aumenta el riesgo de que aparezcan enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer o el párkinson.
Ahora, un equipo de científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en California, ha elaborado uno de los mapas más detallados hasta la fecha de estos cambios. El trabajo, publicado en la revista Cell, describe un atlas epigenético del cerebro de ratón que revela cómo distintas células cerebrales modifican su regulación genética a medida que envejecen.
El estudio no se centra en mutaciones del ADN —las letras básicas del genoma permanecen casi intactas con la edad—, sino en la llamada epigenética, el conjunto de marcas químicas y estructuras que determinan qué genes se activan o se silencian en cada célula. Estas modificaciones actúan como un sistema de regulación que controla el funcionamiento del genoma. Entender cómo cambian con el tiempo es clave para comprender por qué el cerebro envejece y por qué algunas neuronas se vuelven más vulnerables a la degeneración neuronal.
Una guía para desvelar los mecanismos de las enfermedades neurodegenerativas
Para abordar esa cuestión, los investigadores combinaron varias tecnologías de análisis de célula única, capaces de examinar miles de células individuales del cerebro y reconstruir sus características moleculares.
El resultado es un atlas del envejecimiento cerebral que describe cómo evoluciona la arquitectura epigenética del cerebro en diferentes tipos celulares y regiones cerebrales.
🗣️«Los cambios cerebrales asociados a la edad, especialmente en regiones críticas para la atención, la memoria, las emociones y las funciones motoras, afectan gravemente a la calidad de vida —explica Joseph Ecker, profesor del Instituto Salk y uno de los autores principales del estudio. Y añade—: Cartografiar cómo cambia el epigenoma en tipos celulares individuales del cerebro a medida que los animales envejecen nos permite contar con un marco para comprender cómo el envejecimiento remodela el cerebro a nivel molecular. Este recurso debería ayudar a los investigadores a identificar los mecanismos que contribuyen a las enfermedades neurodegenerativas».
Qué ocurre en el cerebro cuando envejece
El cerebro está formado por una enorme diversidad de células. Además de distintos tipos de neuronas, incluye células gliales como los astrocitos, los oligodendrocitos y la microglía, cada una con funciones específicas. Los primeros mantienen el equilibrio químico del cerebro, nutren a las neuronas y regulan la comunicación entre ellas; los oligodendrocitos producen la mielina, la capa aislante que recubre los axones y permite que los impulsos nerviosos se transmitan más rápido; y la microglía actúa como el sistema inmunitario del cerebro: detecta daños, elimina desechos celulares y responde a infecciones o inflamación.
Pues bien, las investigaciones tradicionales suelen analizar muestras de tejido en conjunto, lo que mezcla las señales de todas estas células. El nuevo estudio, en cambio, descompone el cerebro en sus componentes individuales.
Los científicos analizaron decenas de miles de células procedentes de varias regiones cerebrales de ratones jóvenes y envejecidos. Entre ellas se encontraban áreas implicadas en la memoria, la cognición y el control motor, como el hipocampo y la corteza cerebral. Gracias a técnicas de secuenciación genética de nueva generación, pudieron medir simultáneamente varios rasgos epigenéticos, entre ellos la metilación del ADN —una marca química que suele silenciar genes— y la organización tridimensional del genoma dentro del núcleo celular.
👉 Este enfoque, conocido como multiómica de célula única, permite observar cómo se combinan diferentes niveles de regulación genética. «Es como pasar de ver una ciudad desde un satélite a recorrer cada barrio y cada edificio», explican los autores del estudio. Cada tipo de célula muestra su propio patrón de cambios con la edad.
La complejidad del sistema es una de las razones por las que el envejecimiento cerebral resulta tan difícil de estudiar. «El cerebro está muy interconectado, con distintas regiones que controlan funciones diferentes y que envejecen a ritmos distintos según el tipo celular —señala Margarita Behrens, investigadora del Instituto Salk y coautora del trabajo. Y precisa—: Podemos ver hasta qué punto está interconectado en enfermedades como el párkinson, donde la muerte de un grupo de neuronas desencadena una cascada que acaba provocando el mal funcionamiento de todo un circuito, y de ahí los temblores y los efectos cognitivos que vemos en los pacientes. Por eso, contar con una comprensión del envejecimiento específica de cada tipo celular aportará un conocimiento mucho más preciso que ampliará las posibilidades terapéuticas».
Mapa espacial de células en el cerebro de ratón: los investigadores identificaron distintos tipos celulares mediante transcriptómica espacial. En la imagen aparecen neuronas excitadoras (azul), neuronas inhibidoras (rojo) y células no neuronales (verde), diferenciadas por color según su tipo.
Cortesía: Salk Institute.
El papel inesperado de los «genes saltarines»
Uno de los hallazgos más llamativos de este encomiable trabajo tiene que ver con los transposones, fragmentos de ADN repetitivo que se encuentran dispersos por todo el genoma. Durante décadas estos genes saltarines fueron considerados ADN basura, pero hoy se sabe que pueden influir en la regulación genética.
En el cerebro envejecido de los ratones, los investigadores detectaron una pérdida progresiva de metilación del ADN —la señal química que mantiene estos elementos silenciados— en numerosos transposones. Este fenómeno, denominado desmetilación de transposones, aparece en muchos tipos de células cerebrales y se intensifica con la edad.
El efecto es especialmente visible en algunas familias de transposones, como los LINE y los SINE, que constituyen una parte significativa del genoma. Cuando pierden sus marcas de metilación, estos elementos pueden volverse más activos o alterar la regulación de genes cercanos.
Los científicos interpretan este proceso como una de las señales epigenéticas del envejecimiento cerebral más consistentes. En lugar de afectar a genes concretos, el paso del tiempo parece modificar regiones repetitivas del ADN que antes se consideraban irrelevantes.
Aunque el estudio se realizó en ratones, este fenómeno ya había sido sugerido en investigaciones previas en humanos. Por ello, el hallazgo refuerza la idea de que la desregulación de transposones podría contribuir al deterioro neuronal y quizá a la aparición de enfermedades neurodegenerativas.
Cambios en la arquitectura del genoma
El envejecimiento no solo modifica las marcas químicas del ADN; también altera su organización tridimensional del genoma. Dentro del núcleo de cada célula, el genoma se pliega formando estructuras llamadas dominios topológicamente asociados (TAD). Estos dominios funcionan como compartimentos que facilitan o limitan la interacción entre genes y elementos reguladores.
El nuevo atlas epigenético del cerebro muestra que, en el cerebro envejecido, los límites de estos dominios se vuelven más marcados. En otras palabras, las fronteras entre regiones del genoma se refuerzan. Este cambio está asociado a una mayor accesibilidad de una proteína llamada CTCF, conocida por actuar como una especie de arquitecto del genoma.
El fortalecimiento de estas fronteras podría alterar las interacciones entre genes y sus reguladores, lo que a su vez influiría en la actividad genética de las células. Aunque todavía no está claro si estos cambios son beneficiosos o perjudiciales, los autores sugieren que podrían representar un intento de estabilizar el genoma frente al paso del tiempo.
El envejecimiento del cerebro no ocurre igual en todas las regiones
Otro resultado importante del estudio que no podemos pasar por alto es que el envejecimiento epigenético no ocurre de manera uniforme en todo el encéfalo. Cada región muestra su propio conjunto de cambios.
Por ejemplo, algunas áreas implicadas en la memoria presentan alteraciones más pronunciadas en ciertos tipos de neuronas, mientras que otras regiones muestran transformaciones más evidentes en las células gliales. Estas diferencias sugieren que el proceso de envejecimiento cerebral es heterogéneo, tanto entre regiones como entre tipos celulares.
Este patrón regional podría ayudar a explicar por qué algunas enfermedades neurodegenerativas afectan primero a determinadas zonas del cerebro. El alzhéimer, por ejemplo, suele comenzar en regiones relacionadas con la memoria, como el hipocampo.
Si ciertas células de esas áreas ya presentan vulnerabilidades epigenéticas con la edad, podrían ser más susceptibles a los procesos patológicos. La dimensión espacial del atlas ha sido clave para observar estas diferencias.
Margarita Behrens (izquierda) y Joseph Ecker (derecha), investigadores del Instituto Salk, han publicado un atlas de los cambios epigenéticos específicos de cada tipo celular que se producen en el cerebro de ratón a medida que envejece, un recurso que podría impulsar la investigación sobre enfermedades neurodegenerativas. Cortesía: Salk Institute.
🗣️ «Lo que hace innovador este trabajo es, sobre todo, su dimensión espacial —explica Qiurui Zeng, primera autora del estudio. Y continúa—: La resolución espacial revela qué regiones y microentornos locales son más vulnerables al envejecimiento, cómo cambia con el tiempo la composición de los tipos celulares en distintas áreas del cerebro y cómo las células vecinas pueden influir en las trayectorias de envejecimiento unas de otras. La escala del conjunto de datos espaciales —casi 900.000 células con transcriptómica espacial— no tiene precedentes en un estudio longitudinal sobre envejecimiento».
Los resultados también revelan que incluso un mismo tipo de célula puede envejecer de forma distinta según su ubicación en el cerebro. «El mismo tipo celular envejece de manera diferente dependiendo de su localización; por ejemplo, las células no neuronales en la parte posterior del cerebro muestran más inflamación que las que están en las regiones anteriores —señala Zeng. Y añade—: Estos datos subrayan realmente la variabilidad del envejecimiento incluso dentro de un mismo tipo celular y resaltan la importancia de analizarlo con precisión a nivel de célula y de región cerebral para desentrañar su complejidad».
Inteligencia artificial para predecir el envejecimiento
Para integrar la enorme cantidad de datos generados, los investigadores recurrieron también a modelos de aprendizaje profundo y inteligencia artificial. Estos sistemas analizaron las relaciones entre las marcas epigenéticas y la actividad de los genes.
El objetivo era determinar hasta qué punto los cambios en la metilación del ADN o en la arquitectura del genoma pueden predecir las alteraciones en la expresión genética que acompañan al envejecimiento.
Los resultados muestran que, combinando distintas capas de información epigenética, los modelos pueden anticipar con bastante precisión qué genes aumentarán o disminuirán su actividad en células envejecidas. Esto sugiere que los cambios epigenéticos desempeñan un papel directo en la reprogramación molecular del cerebro con la edad.
Un recurso abierto para investigar enfermedades neurodegenerativas
Más allá de los resultados concretos, el atlas epigenético del cerebro creado por el equipo del Instituto Salk constituye un recurso valioso para la investigación futura. Al ofrecer un mapa detallado de cómo envejecen las distintas células cerebrales, proporciona una referencia con la que comparar los cambios observados en enfermedades neurodegenerativas.
Muchos trastornos del cerebro, desde el alzhéimer hasta la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), están asociados a alteraciones epigenéticas. Sin embargo, hasta ahora resultaba difícil distinguir cuáles de esos cambios se debían al envejecimiento normal y cuáles eran específicos de la enfermedad.
El nuevo atlas permite separar ambas cosas. Si un patrón epigenético aparece en el cerebro sano pero envejecido, quizá forme parte del proceso natural de envejecimiento. En cambio, si surge solo en cerebros afectados por una enfermedad, podría señalar mecanismos patológicos.
Además, el conjunto de datos ya está disponible públicamente para la comunidad científica.«El programa AWS Open Data cubre los costes de almacenamiento y sitúa este conjunto de datos junto a otros grandes recursos de neurociencia, como el Allen Brain Atlas y el Seattle Alzheimer’s Disease Brain Cell Atlas, convirtiéndolo en parte de un ecosistema interconectado de datos cerebrales accesibles públicamente —explica Zeng—. Investigadores en envejecimiento, neurodegeneración y genómica espacial pueden empezar a trabajar con este recurso de inmediato, acelerando el ritmo de descubrimiento científico mucho más allá de lo que podría lograr un solo laboratorio».
Del ratón al ser humano
Como ocurre con muchos estudios en neurociencia, el trabajo se realizó en ratones, un modelo ampliamente utilizado para investigar el funcionamiento del cerebro. Aunque existen diferencias entre especies, los mecanismos epigenéticos básicos suelen estar muy conservados.
Por ello, los autores consideran probable que procesos similares ocurran en el cerebro humano. De hecho, algunos indicios ya apuntaban en esa dirección, pero hasta ahora faltaba un mapa tan detallado que permitiera analizar los cambios célula por célula.
La siguiente etapa consistirá en aplicar estrategias similares a tejidos humanos, algo que cada vez es más factible gracias a los avances en secuenciación genética y análisis de células individuales.
Por qué este atlas del cerebro envejecido es importante
Durante mucho tiempo, el envejecimiento se consideró un fenómeno difuso y difícil de medir. Hoy, sin embargo, los avances en biología molecular están revelando que deja huellas muy concretas en el genoma y su regulación.
El nuevo estudio muestra que el cerebro envejecido no es simplemente una versión deteriorada del cerebro joven. En realidad, experimenta una profunda reorganización molecular que afecta a la actividad genética, la estructura del ADN y el comportamiento de elementos repetitivos del genoma.
Comprender estos cambios no solo permite entender mejor el envejecimiento encefálico normal. También puede abrir la puerta a nuevas estrategias para prevenir o retrasar las enfermedades neurodegenerativas que aumentan con la edad.
El atlas epigenético del cerebro de ratón representa, en ese sentido, un primer paso hacia un objetivo más ambicioso: descifrar las reglas del envejecimiento cerebral y encontrar formas de intervenir en ellas. Porque, aunque el paso del tiempo sea inevitable, conocer sus mecanismos podría permitir algún día mitigar los efectos del envejecimiento en el cerebro.▪️(11-marzo-2026)
PREGUNTAS&RESPUESTAS: Cerebro y Envejecimiento
🧠 ¿Qué ocurre en el cerebro a medida que envejecemos?
El cerebro experimenta cambios moleculares y celulares progresivos. Con la edad se modifican la actividad de los genes, la estructura del ADN y la comunicación entre neuronas. También aumentan procesos como la inflamación cerebral y la vulnerabilidad a enfermedades neurodegenerativas.
🧠 ¿Qué es un atlas epigenético del cerebro?
Un atlas epigenético del cerebro es un mapa detallado que muestra cómo cambian las marcas químicas que regulan los genes —como la metilación del ADN— en diferentes células y regiones cerebrales. Estos mapas permiten entender cómo se reorganiza la actividad genética del cerebro con la edad.
🧠 ¿Qué es la epigenética y por qué es importante para el envejecimiento cerebral?
La epigenética estudia las modificaciones químicas que regulan la actividad de los genes sin cambiar la secuencia del ADN. Estas marcas controlan qué genes se activan o se silencian en cada célula. Con el envejecimiento, estos mecanismos se alteran y pueden afectar al funcionamiento del cerebro.
🧠 ¿Qué tipos de células del cerebro participan en el envejecimiento?
El envejecimiento cerebral implica cambios en distintos tipos de células, entre ellas:
Neuronas, responsables de transmitir información.
Astrocitos, que mantienen el entorno químico y nutren a las neuronas.
Oligodendrocitos, que producen la mielina que recubre los axones.
Microglía, que actúa como el sistema inmunitario del cerebro.
Cada tipo celular envejece de manera diferente.
🧠 ¿Qué son los transposones o genes saltarines?
Los transposones son fragmentos repetitivos de ADN capaces de moverse o activarse dentro del genoma. Normalmente están silenciados, pero con el envejecimiento pueden perder marcas epigenéticas que los mantienen inactivos, lo que podría contribuir al deterioro celular.
🧠 ¿Por qué el envejecimiento aumenta el riesgo de enfermedades neurodegenerativas?
A medida que envejece el cerebro se acumulan alteraciones en la regulación genética, en la función de las células y en la organización del ADN. Estos cambios pueden favorecer procesos asociados a enfermedades como el alzhéimer, el párkinson o la esclerosis lateral amiotrófica.
🧠 ¿Cómo ayudan los nuevos atlas cerebrales a estudiar el envejecimiento?
Los atlas celulares del cerebro permiten analizar cientos de miles de células individuales y observar cómo cambian con la edad. Estos mapas ayudan a distinguir entre los cambios normales del envejecimiento y los asociados a enfermedades.
🧠 ¿Por qué los científicos usan ratones para estudiar el envejecimiento cerebral?
Los ratones se utilizan porque comparten muchos mecanismos biológicos con los humanos y permiten estudiar el cerebro con gran detalle. Los resultados obtenidos en estos modelos ayudan a comprender procesos que también podrían ocurrir en el cerebro humano. 🔝
Información facilitada por el Instituto Salk de Estudios Biológicos
Fuente: Zeng, Qiurui et al. Cell-type-specific transposon demethylation and TAD remodeling in aging mouse brain. Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.02.015
