Investigadores reconstruyen cómo el cerebelo establece sus conexiones con el resto del cerebro en los primeros días de vida
Un mapa tridimensional sin precedentes revela cómo el cerebelo empieza a tejer sus redes neuronales incluso antes de nacer. El hallazgo redefine su papel en el desarrollo del cerebro y abre nuevas pistas sobre el origen de trastornos del neurodesarrollo.
Por Enrique Coperías
Imagen del cerebelo (en blanco) enviando sus proyecciones a través del cerebro de un ratón recién nacido. La red de axones codificados por colores muestra cómo esta diminuta estructura se conecta con múltiples regiones cerebrales durante un periodo crítico del desarrollo temprano. Crédito: Instituto de Neurociencias UMH-CSIC
El cerebelo siempre ha sido retratado como un apéndice del encefalo, una estructura dedicada al refinamiento del movimiento, la puntería y el equilibrio. Pero la neurociencia de los últimos años ha cambiado esa imagen: hoy sabemos que esta región desempeña un papel crucial en procesos tan variados como el lenguaje, las emociones, la memoria y el comportamiento social. Tal amplitud funcional solo puede explicarse por la vasta red de conexiones que el cerebelo establece con gran parte del encéfalo.
Lo que todavía no estaba claro era cuándo y cómo se construyen esas autopistas neuronales. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), en Alicante, y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en Madrid, ha reconstruido por primera vez cómo el cerebelo establece sus conexiones con el resto del cerebro durante las etapas más tempranas de la vida.
El trabajo, publicado en la revista PNAS, describe con detalle las fases en las que estas conexiones nerviosas emergen, se expanden y se refinan. Se trata de la primera cartografía exhaustiva del desarrollo de las proyecciones cerebelosas en el cerebro completo del ratón.
Una autopista neuronal construida en tres fases
La investigación, liderada por Juan Antonio Moreno-Bravo, utiliza una combinación de técnicas de neuroimagen y trazadores virales para seguir paso a paso el crecimiento de los axones —las prolongaciones largas de las neuronas que transmiten señales eléctricas hacia otras células— en embriones y crías de ratón. El resultado es un atlas sin precedentes que revela las tres fases clave en la contrucción de las autopistas neuronales que conectan el cerebelo y el cerebro:
1️⃣ Una etapa prenatal de trazado de carreteras.
2️⃣ Un estallido posnatal de expansión.
3️⃣ Un afinado selectivo que elimina conexiones sobrantes y potencia las esenciales.
«Hemos podido observar que las proyecciones cerebelosas comienzan a formarse muy temprano, ya en el embrión, cuando los primeros axones empiezan a conectar con sus regiones objetivo», explica Moreno-Bravo sobre esta primera fase del mapa.
Las conclusiones del trabajo no solo iluminan la arquitectura del cerebelo, sino que también apuntan a ventanas críticas de vulnerabilidad, momentos en los que un pequeño desajuste podría desencadenar alteraciones relacionadas con trastornos como el autismo y la esquizofrenia.
Una «obra pública neuronal» que arranca antes de nacer
Moreno-Bravo y su equipo comenzaron inyectando vectores virales fluorescentes en el cerebelo embrionario a los catorce días de gestación del ratón (E14). Gracias al aclarado óptico del cerebro completo —una técnica que vuelve el tejido cerebral transparente para poder ver su interior en 3D sin necesidad de cortarlo en secciones— y a la microscopía en hoja de luz, pudieron reconstruir en 3D y con precisión micrométrica la trayectoria de los haces de los axones.
Las primeras imágenes obtenidas en el estadio embrionario E15 (día embrionario 15) muestran un hallazgo sorprendente: las principales rutas de salida del cerebelo están prácticamente esbozadas un día después de la inyección. Los axones emergen en compactos haces que reproducen la arquitectura adulta, como si el cerebro hubiese desplegado un plano maestro por adelantado. Entre ellos destacan:
✅ El pedúnculo cerebeloso superior (SCP), la gran autopista que asciende hacia el tálamo y el mesencéfalo.
✅ El haz descendente contralateral, que proyecta hacia núcleos reticulares y la médula.
✅ Vías accesorias como el fascículo unciforme, que cruza la línea media para alcanzar zonas del tronco del encéfalo.
Las reconstrucciones coloreadas de estas trayectorias permiten observar de manera nítida cómo, incluso a estas edades tan tempranas, los axones se agrupan en carriles diferenciados que predicen sus destinos finales.
Un aspecto importante emerge al diferenciar dos tipos de neuronas emisoras: las excitadoras y las inhibidoras, que funcionan como señales opuestas en el sistema nervioso. El estudio revela que ambas salen del cerebelo en paralelo, pero siguen rutas parcialmente segregadas. Las excitadoras alcanzan tanto regiones rostrales como caudales, mientras que las inhibitorias se concentran en destinos del tronco encefálico, mostrando un mapa más restringido. Esta especialización aparece desde el primer día.
Perinatal: cuando el cerebelo «enciende» al resto del cerebro
Entre los días embrionarios 16 y el nacimiento, los axones no solo avanzan, sino que comienzan a establecer sinapsis, los puntos de comunicación entre neuronas.
Las imágenes del estudio —donde los terminales sinápticos aparecen resaltados en rojo— muestran la eclosión de estas conexiones en regiones estratégicas. En el núcleo rojo y la zona tegmental del mesencéfalo, las primeras sinapsis excitadoras se detectan ya en el estadio E17, donde se agrupan en racimos que aumentan rápidamente. En paralelo, botones sinápticos emergen en las capas profundas del colículo superior, en el periaqueducto mesencefálico, en núcleos del tálamo como el ventromedial (VM) y, un poco después, en áreas como el parafascicular o el anterolateral.
La sincronía temporal es llamativa: tanto las rutas excitadoras como las inhibitorias inician su sinaptogénesis en la ventana perinatal, y lo hacen en múltiples regiones casi a la vez. El estudio muestra, por ejemplo, cómo los axones inhibidores ya han contactado con el núcleo olivar inferior (IO) en E18, una conexión esencial para los circuitos motores y del aprendizaje.
Los autores complementan estos datos anatómicos con un análisis transcriptómico de células cerebelosas procedente de bases públicas: los genes relacionados con crecimiento axonal presentan su mayor actividad entre los estadios E13.5 y E17.5, mientras que los genes sinápticos, como el Syn1, el Snap25 y el Nrxn1, se disparan justo antes del nacimiento y en la primera semana de vida. Todo apunta a que el cerebelo establece el esqueleto de sus circuitos antes de nacer, para luego enchufarlos al resto del cerebro en una breve ventana crítica.
🗣️ «Esta secuencia escalonada nos ha permitido identificar con precisión los momentos en los que el cerebelo podría empezar a influir en otras regiones del cerebro, aun cuando se encuentra en una fase inmadura de su desarrollo —destaca Moreno Bravo sobre esta fase del proceso. Y añade—: Estos periodos tempranos constituyen ventanas muy relevantes para entender cómo el cerebro establece su arquitectura interna».
Sección sagital del cerebelo de ratón. Cortesía: Aikaterini Segklia / Hellenic Pasteur Institute / Department of Cellular and Molecular Neurobiology / https://www.nikonsmallworld.com
La explosión posnatal: cuando las conexiones se multiplican
La semana posterior al nacimiento (P0–P8) es un periodo de crecimiento desbordante. En las vistas tridimensionales del pedúnculo cerebeloso superior y de los haces caudales, los axones aparecen densamente ramificados y ocupando áreas cada vez más amplias.
En tan solo ocho días:
✅ Las fibras que ascienden hacia el tálamo colonizan nuevos territorios, extendiéndose hacia núcleos mediodorsales y anterolaterales.
✅ Las proyecciones al colículo superior se expanden hacia capas intermedias y profundas, zonas claves para integrar información sensorial y motora.
✅ En el tronco encefálico, las conexiones excitadoras invaden regiones reticulares, vestibulares y trigeminales, mientras que las inhibitorias consolidan sus sinapsis en el olivar inferior y otras estructuras caudales.
El resultado, visible en las reconstrucciones del estudio, es un entramado denso y bilateral, capaz de modular desde circuitos motores básicos hasta redes implicadas en atención, emoción o comportamiento social.
La tercera fase: el arte de podar para poder afinar
Una vez construido el bosque de conexiones, el cerebro debe podar ramas para mejorar la señal. Esta refinación posnatal, que ocurre entre la segunda y la tercera semana de vida (P8–P21), aparece con claridad en los datos del estudio.
Las figuras del estudio muestran que las proyecciones excitadoras mantienen estable su extensión espacial, pero reducen de manera significativa la densidad de presinapsis en regiones como el tálamo, el mesencéfalo y la zona incerta. Es decir, el número relativo de conexiones funcionales disminuye, aunque las rutas físicas permanezcan.
El caso contrario se observa en algunas proyecciones inhibidoras, que pierden cobertura axonal en núcleos vestibulares pero mantienen otras conexiones más estables, señal de una poda altamente selectiva.
Este proceso de desbaste, análogo a la poda sináptica descrita en la corteza o el sistema visual, es crucial para evitar circuitos hiperconectados o desorganizados. Como explican los autores, las regiones que mantienen o refinan sus conexiones muestran requerimientos funcionales distintos, reflejando la maduración diferencial de cada red.
Lo que se juega el cerebro en estas semanas
La combinación del mapa 3D, la sinaptogénesis perinatal y la refinación selectiva lleva a la idea central del artículo: el desarrollo del cerebelo no es uniforme, sino que avanza por ventanas temporales claramente definidas y sensibles a perturbaciones.
Los autores subrayan un punto con profundas implicaciones clínicas: lesiones o alteraciones genéticas que ocurran antes de que el andamiaje esté completado pueden ser parcialmente compensadas por la plasticidad del sistema. Sin embargo, perturbaciones más tardías —cuando ya se están estabilizando sinapsis y ajustando funciones— pueden provocar déficits duraderos en comportamiento, cognición o socialización.
🗣️ «Tradicionalmente se ha considerado que el cerebelo madura tarde y que su participación en funciones complejas aparece de forma progresiva y tardía —explica Moreno Bravo al interpretar el impacto funcional del hallazgo. Y añade—: Nuestro trabajo sugiere lo contrario: el cerebelo empieza a construir su red muy pronto y podría estar contribuyendo activamente a la formación de circuitos en otras regiones del cerebro desde fases iniciales».
Esta perspectiva, sostiene el investigador, «puede ayudarnos a replantear el papel del cerebelo en el desarrollo, no como un mero modulador tardío del movimiento, sino como un nodo temprano que contribuye a la construcción de redes cerebrales más amplias».
Sección del cerebelo teñida para visualizar las células de Purkinje (en rojo) y los núcleos celulares (en azul) dentro del tejido cerebral. Cortesía: Dr. Marc Leushacke / A*STAR Institute of Medical Biology / https://www.nikonsmallworld.com
Un atlas para entender qué ocurre cuando algo falla
El trabajo proporciona una cartografía detallada del desarrollo de las vías cerebelosas —excitadoras e inhibitorias— desde sus primeros brotes embrionarios hasta su consolidación funcional. Es, en esencia, un manual de instrucciones del cerebro temprano. Pero también abre nuevas preguntas:
✅ ¿Cómo interactúan las señales moleculares y la actividad neuronal para guiar este crecimiento coordinado?
✅ ¿Qué ocurre cuando un tipo de proyección madura antes o después de lo debido?
✅ ¿Cómo se reorganiza el resto del cerebro ante errores en estas fases clave?
🗣️ «Visualizar estas proyecciones en 3D, ver cómo surgen en el embrión y cómo se extienden a través del cerebro, ha sido realmente fascinante —afirma Raquel Murcia Ramón, primera autora del estudio—. Muchas de estas conexiones no se habían visto nunca con esta precisión, y poder observar su evolución en tiempo real nos ha permitido reconstruir una historia completa del desarrollo de estos circuitos».
Lo que sí deja claro es que comprender esta cronología del cerebelo no solo nos ayuda a descifrar su arquitectura, sino a identificar cuándo intervenir para evitar que una alteración temprana se convierta en un trastorno duradero.
En palabras del equipo investigador, «este trabajo sienta las bases para explorar no solo cómo el cerebelo contribuye al desarrollo cerebral normal, sino también a posibles alteraciones patológicas de origen cerebeloso, como algunas relacionadas con trastornos del neurodesarrollo».
En palabras de los autores, su invetigación «establece un plano de desarrollo que no solo avanza el conocimiento básico de la organización cerebelosa, sino que también sienta las bases para conectar las disfunciones tempranas con el origen de trastornos neurológicos y psiquiátricos». ▪️
Información facilitada por la Universidad Miguel Hernández
Fuente: R. Murcia-Ramón, M. Riva, S. Muñoz-Cobos, Á. Arzalluz-Luque & J. A. Moreno-Bravo. Brain-wide mapping of developmental trajectories of cerebellar efferent projections. PNAS (2025). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2521091122
