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A medida que pasan los años, el cerebro cambia. Su forma de organizarse y funcionar se transforma, un proceso al que los científicos llaman “trayectoria de cambio”. Un aspecto de esa transformación es la topología cerebral, es decir, la manera en que las neuronas se conectan entre sí formando patrones o “motivos” complejos. Esa arquitectura influye en nuestras capacidades cognitivas, nuestro comportamiento y nuestra salud mental. Aunque ya se han identificado vínculos entre la organización de la red cerebral y distintos resultados cognitivos, la mayoría de esos estudios se han hecho en etapas muy concretas, como la infancia. Lo que aún no está claro es qué principios explican estos cambios a lo largo de toda la vida. Surgen entonces algunas preguntas: ¿el cerebro se modifica de forma continua o atraviesa momentos “críticos” en los que entra en una nueva fase? ¿Hay edades en las que la reorganización neuronal se acelera o, por el contrario, se desacelera?
Para ayudar a resolverlas, un grupo de científicos reunió imágenes cerebrales de difusión (un tipo de resonancia que permite ver las conexiones neuronales) de 4.216 personas desde recién nacidos hasta adultos de 90 años. Con estos datos hicieron varias cosas.
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Primero, midieron 12 características de la organización cerebral basadas en teoría de grafos, es decir, indicadores que describen cómo se conectan y estructuran las redes neuronales. Segundo, analizaron cómo cada una de estas métricas cambia con la edad, no asumiendo una línea recta, sino permitiendo que los cambios fueran complejos y no lineales. Y tercero, proyectaron todos esos datos en “espacios de variedades” usando un método matemático llamado UMAP (Uniform Manifold Approximation and Projection), que sirve para encontrar patrones ocultos cuando hay muchas variables al mismo tiempo. Sus hallazgos son publicados este martes en la revista Nature Communications.
En términos generales, los científicos escriben que la trayectoria del desarrollo topológico del cerebro puede separarse en múltiples fases de desarrollo, con cuatro puntos de inflexión que ocurren alrededor de los nueve, 32, 66 y 83 años. “Estos puntos indican dónde la trayectoria del desarrollo topológico cambia significativamente y comienza una nueva proyección hacia un área diferente del espacio de variedades”, se lee en el estudio.
Es palabras mucho más sencillas, cada uno de esos puntos marca el inicio de una nueva etapa o “época” en la forma en que el cerebro está organizado.
El primer punto de inflexión indica que la trayectoria topológica de la infancia termina alrededor de los nueve años. Durante los primeros años de vida, el sistema nervioso se transforma: se consolidan y eliminan sinapsis, y tanto la materia gris como la blanca aumentan rápidamente. Según los resultados, desde el nacimiento hasta cerca de los nueve años, las redes estructurales del cerebro se desarrollan siguiendo una misma dirección. Los nueve años también marcan un momento que se superpone con el inicio de la pubertad. Este periodo, que ocurre entre los ocho y los 13 años en niñas y entre los nueve y los 14 años en niños, trae cambios hormonales y transformaciones neurológicas. Es una transición que no solo impacta la biología, sino también la vida emocional y social.
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Por eso, este punto de inflexión de los 9 años no representa solo un cambio en la arquitectura del cerebro. También se alinea con hitos en el desarrollo cognitivo, el comportamiento y la salud mental. La entrada a la adolescencia implica nuevas demandas y vulnerabilidades, y el cerebro responde reorganizándose para enfrentar esta etapa.
La segunda época de la vida, que va aproximadamente de los nueve a los 32 años, muestra que la trayectoria del desarrollo topológico del cerebro se mantiene estable durante todo este periodo. Aunque la adolescencia empieza con la pubertad, su final no es tan claro: algunas definiciones clásicas la ubican antes de los 20 años, mientras que otras, más recientes, la extienden hasta mediados de los 20. La transición hacia la adultez está moldeada por factores culturales, históricos y sociales, por lo que no coincide con un cambio biológico puntual. En este sentido, los investigadores señalaron: “Nuestros hallazgos sugieren que, en los países occidentales (como el Reino Unido y Estados Unidos), el desarrollo topológico adolescente se prolonga hasta alrededor de los 32 años, antes de que las redes cerebrales inicien una nueva trayectoria de reorganización”.
En otras palabras, topológicamente el cerebro sigue afinándose, reorganizándose y madurando a lo largo de la juventud y la adultez temprana mucho más tiempo de lo que tradicionalmente se pensaba.
Los 32 años aparecen como el punto de inflexión topológico más marcado de toda la vida. Según los investigadores, es en esta edad cuando se concentran la mayoría de los cambios direccionales y cuando la trayectoria del cerebro sufre su cambio más pronunciado, en comparación con los otros momentos clave. Este giro no ocurre solo a nivel organizacional. También coincide con las trayectorias conocidas del desarrollo de la materia blanca. Por ejemplo, tanto el volumen de materia blanca como la anisotropía fraccional alcanzan su máximo alrededor de los 29 años; la difusividad media llega a su punto más bajo cerca de los 36; y la difusividad radial alcanza su mínimo alrededor de los 31. Estas medidas reflejan que, durante esta etapa, la integridad de la materia blanca mejora mucho.
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Al mismo tiempo, la estructura topológica del cerebro, vista a gran escala, se vuelve más eficiente y menos segregada, lo que indica una mejor comunicación global entre regiones cerebrales. Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que alrededor del inicio de la cuarta década de vida ocurren transformaciones profundas tanto en la arquitectura de la materia blanca como en la organización general de las redes cerebrales.
Después de los 32 años inicia la etapa más prolongada de la vida adulta, que se extiende por unas tres décadas, hasta aproximadamente los 66 años. A diferencia de la maduración acelerada de etapas previas, los cambios en la arquitectura de las redes cerebrales se vuelven mucho más lentos durante este periodo. La materia blanca también madura con mayor calma, y eso se refleja en patrones topológicos menos complejos: aumenta la segregación entre redes y disminuye la eficiencia con la que se comunican. Esta fase de estabilidad en la organización del cerebro coincide con una especie de meseta en aspectos clave como la inteligencia y la personalidad.
El tercer punto de inflexión aparece alrededor de los 66 años y marca un cambio topológico particular: no se observan cambios direccionales claros en la organización de la red cerebral. Es decir, a diferencia de otras etapas, los científicos no vieron que la red se volviera más eficiente, más segregada o más integrada en una dirección definida.
Aun así, sí encontraron diferencias en las puntuaciones del análisis de componentes principales (PCA), lo que sugiere que a esta edad puede estar ocurriendo un proceso de cambio prolongado o incluso acelerado. De hecho, se sabe que en la vejez la materia blanca empieza a deteriorarse más rápido. Esta disminución en su integridad es la llamada degeneración “relacionada con la edad”, un proceso esperado en personas de mayor edad. Desde el punto de vista topológico, esta etapa muestra patrones de reorganización más simples y un aumento marcado de la modularidad, lo que indica un “esparcimiento” o separación mayor entre las distintas partes de la red estructural del cerebro.
Además, el inicio de los 60 coincide con cambios importantes en la salud y la cognición en países de altos ingresos, como la mayor aparición de demencia e hipertensión. La hipertensión, caracterizada por una presión arterial crónicamente elevada, se asocia tanto con el deterioro cognitivo como con un envejecimiento cerebral más rápido, y es un factor de riesgo conocido para la demencia. Por eso, al igual que los dos primeros puntos de inflexión, los 66 años también se alinean con transformaciones significativas en la salud.
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Finalmente, el último punto de inflexión aparece después de los 83 años y señala un declive en la organización topológica del cerebro. En esta etapa, solo la centralidad del subgrafo —una medida que indica qué tan importantes son ciertas conexiones dentro de la red— siguió mostrando una relación significativa con la edad. El hecho de no encontrar más cambios podría explicarse, en parte, porque la muestra era pequeña (93 personas), lo que reduce la fuerza estadística del análisis. Pero cuando los investigadores compararon esta etapa con las anteriores, encontraron un patrón llamativo: con el paso de los años, disminuye la cantidad de relaciones claras entre la edad y las medidas topológicas del cerebro. En la tercera época aparecieron 11 correlaciones; en la cuarta, solo cuatro; y en la quinta, apenas una. Esta tendencia sugiere que, en la vejez más avanzada, la relación entre la edad y la organización estructural del cerebro realmente se vuelve más débil.
“En conclusión, nuestros hallazgos sugieren que el desarrollo topológico estructural ocurre de forma no lineal a lo largo de la vida, con puntos de inflexión importantes alrededor de los nueve, 32, 66 y 83 años. Estas edades delimitan períodos de desarrollo topológico complejo con cambios distintivos relacionados con la edad”, concluyen los investigadores.
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