El cerebro madura de distintas maneras: las diferencias sexuales aparecen en la adolescencia

Un estudio de imágenes cerebrales de más de 1.600 personas mostró que, entre los 9 y los 12 años, apenas se aprecian diferencias destacables entre niños y niñas en la microestructura de las regiones profundas del cerebro. Empiezan a aparecer aproximadamente en la adolescencia y luego evolucionan de forma distinta en distintas áreas. El momento coincide con la pubertad y con la etapa en la que empiezan a diferir las tasas de algunos trastornos mentales, entre ellos la ansiedad y la depresión. Sin embargo, el trabajo no determinó qué provoca los cambios ni demostró que den lugar a diferencias de comportamiento o de salud mental. Los resultados se publicaron en la revista Developmental Cognitive Neuroscience.

La sustancia gris profunda comprende estructuras situadas bajo la capa externa del cerebro. Entre ellas están la amígdala, que participa en el procesamiento de las emociones; el hipocampo, importante para la memoria, y el núcleo accumbens, relacionado con la motivación y el sistema de recompensa. Los científicos también estudiaron el tálamo, un centro de transmisión de señales sensoriales, así como el núcleo caudado y el putamen, que intervienen en el movimiento y la formación de hábitos. Los trastornos mentales relacionados con las funciones de estas áreas se diagnostican con distinta frecuencia en hombres y mujeres, pero las causas biológicas de esas diferencias no se conocen lo suficiente.

El trabajo amplía las investigaciones sobre el desarrollo cerebral. Experimentos con ratas publicados en 2008 mostraron que las hormonas sexuales durante la pubertad pueden influir en la aparición de nuevas células en áreas cerebrales que difieren entre machos y hembras. Un estudio de jóvenes de 2014 relacionó la pubertad con el volumen de las estructuras profundas del cerebro en ambos sexos, con independencia de la edad. Anteriormente, el grupo que realizó el estudio actual también había encontrado diferencias destacables en la microestructura cerebral de adultos jóvenes: en algunas áreas, como el hipocampo, los hombres presentaban indicios de una mayor densidad celular. El nuevo trabajo se centró en determinar cuándo aparecen esas diferencias.

Los investigadores, dirigidos por Christopher Filipe, del Hospital for Sick Children, y Richard Watts, de la University of Canterbury, analizaron los datos de 1.643 personas de entre 9 y 35 años. La información procedía de dos grandes conjuntos de datos abiertos: el proyecto Human Connectome Project Development, que incluye a niños y adolescentes, y su muestra Young Adult, formada por adultos. En el análisis estadístico tuvieron en cuenta la edad, el índice de masa corporal y los vínculos familiares entre los participantes, incluidos los gemelos de la muestra adulta.

Para evaluar la microestructura, utilizaron Restriction Spectrum Imaging, una técnica de resonancia magnética que mide el movimiento de las moléculas de agua en el tejido. Dentro de las células, el agua encuentra obstáculos; la señal correspondiente refleja indirectamente la densidad celular. En el espacio entre las células hay menos obstáculos, y otro componente de la señal caracteriza ese entorno. No es un recuento directo de células, sino una estimación indirecta de las propiedades del tejido.

En los niños de 9 a 12 años no encontraron diferencias estadísticamente significativas entre chicos y chicas en esos indicadores. Las primeras diferencias se hicieron visibles entre los 13 y los 16 años, primero en el hipocampo, la amígdala y el tálamo. El indicador de movimiento restringido del agua aumentó con la edad en ambos sexos, pero a partir de la adolescencia fue, de media, más alto en los hombres. Los autores plantean que esto podría corresponder a una mayor densidad celular o a cuerpos celulares más grandes, aunque las imágenes por sí solas no lo demuestran.

Entre los 17 y los 21 años, el sexo explicaba aproximadamente entre el 13 % y el 33 % de la variación de este indicador en las seis áreas estudiadas. En los adultos, la proporción era del 32 % al 37 % en el hipocampo y la amígdala. Las mujeres presentaban un indicador más alto de movimiento del agua en el espacio entre las células. Como ambos indicadores se expresan como proporciones de la señal total, estos dos resultados reflejan en gran medida dos caras opuestas de un mismo fenómeno.

La evolución también era distinta en el núcleo accumbens, el núcleo caudado y el putamen. En las mujeres, el desarrollo de los indicadores se ralentizaba al final de la adolescencia y volvía a acelerarse al comienzo de los veinte; en los hombres, los cambios eran más uniformes. A mediados de la veintena, la diferencia en el hipocampo y la amígdala dejaba de aumentar, aunque los indicadores seguían cambiando. En el tálamo, la divergencia entre sexos continuaba creciendo hasta los 35 años.

Expertos independientes calificaron el trabajo como una contribución al estudio no solo del tamaño general del cerebro, sino también de su estructura más fina. Yamna Khan, del Centro de Investigación sobre el Autismo de la Universidad de Cambridge, señaló que analizar la microestructura ofrece una imagen más detallada. Marco Balducci, de la Universidad de Turku, destacó que el estudio indica que, según los datos disponibles, las diferencias observadas en adultos empiezan a aparecer durante la adolescencia.

La coincidencia temporal con la pubertad permite plantear que las hormonas desempeñan un papel, y estudios anteriores con animales indican que pueden influir en las sinapsis —los puntos de contacto entre neuronas— y en las dendritas, sus prolongaciones ramificadas. Pero el trabajo actual no midió los niveles hormonales. La pubertad se evaluó a partir de rasgos físicos, muy ligados a la edad, por lo que los investigadores no pudieron separar el efecto de crecer del efecto de la pubertad. Detectaron una relación entre la edad de la primera menstruación y un indicador del tálamo, pero subrayan que la explicación hormonal sigue siendo una hipótesis.

El estudio también tiene otras limitaciones. Se basa en imágenes de distintas personas de diferentes edades, en lugar de seguir repetidamente a los mismos participantes. Además, los investigadores combinaron proyectos con escáneres y ajustes distintos: uno abarcaba de los 9 a los 21 años y el otro, de los 22 a los 36. La corrección estadística de las diferencias entre proyectos coincidió con la transición a la edad adulta, por lo que los detalles de la evolución alrededor de ese límite, incluida la ralentización de los indicadores en las mujeres, deben interpretarse con cautela. Las comparaciones entre hombres y mujeres dentro de cada grupo de edad se ven menos afectadas.

Los expertos también advierten contra la conclusión de que el cerebro masculino y el femenino están organizados de forma radicalmente distinta. Las diferencias medias suelen ser pequeñas y los indicadores individuales de personas de distintos sexos se solapan en gran medida. El resultado también depende de los grupos de edad incluidos en el estudio: que no haya una diferencia destacable entre los niños de 9 a 12 años no demuestra que tampoco exista en etapas más tempranas del desarrollo. Por último, la resonancia magnética de difusión mide indirectamente las propiedades del tejido y no demuestra que el movimiento del agua cause directamente diferencias de comportamiento o de salud mental.

El siguiente paso importante es un estudio longitudinal que escanee a las mismas personas antes, durante y después de la pubertad, midiendo al mismo tiempo las hormonas y las etapas del desarrollo. Esto ayudará a averiguar si los cambios microestructurales están relacionados con la evolución individual de la pubertad y con trastornos mentales posteriores. También interesa estudiar etapas más tempranas, incluido el desarrollo intrauterino: las hormonas sexuales podrían estar relacionadas con diferencias cerebrales incluso antes del nacimiento.

Los autores consideran que las trayectorias por edad que describen pueden servir de referencia para futuras investigaciones: los científicos podrán comprobar si las desviaciones respecto al desarrollo típico están relacionadas con trastornos mentales. El artículo se titula «Las diferencias sexuales en la microestructura de la sustancia gris profunda humana aparecen durante la adolescencia». Entre sus autores figuran Christopher Filipe, Jay N. Giedd, Aziz M. Uluğ y Richard Watts.