Científicos mapean la sustancia blanca cerebral desde el nacimiento hasta los 100 años en un estudio histórico

La sustancia blanca representa casi la mitad del volumen cerebral total y constituye la principal infraestructura de comunicación del cerebro, conectando regiones corticales y subcorticales a través de densos haces de axones mielinizados. Las alteraciones en la integridad de la sustancia blanca están implicadas en afecciones que van desde el autismo y la esquizofrenia hasta la enfermedad de Alzheimer y la esclerosis múltiple. Sin embargo, hasta ahora no existía ninguna referencia normativa estandarizada sobre la estructura de la sustancia blanca a lo largo de la esperanza de vida humana, una laguna crítica que limitaba tanto la investigación como la aplicación clínica.

Para colmar este vacío, investigadores de la Universidad de Vanderbilt e instituciones colaboradoras reunieron y estandarizaron 35.120 escáneres cerebrales de resonancia magnética de difusión obtenidos de numerosas cohortes globales que abarcaban desde el nacimiento hasta los 100 años de edad. Este representa uno de los mayores esfuerzos de armonización en neuroimagen realizados hasta la fecha. El equipo aplicó rigurosos protocolos de preprocesamiento para extraer tanto métricas microestructurales —como la anisotropía fraccional (FA), la difusividad media (MD) y otros parámetros de tensor de difusión y modelos avanzados— como métricas macroestructurales, incluidos el volumen y la longitud de los tractos en docenas de vías específicas de sustancia blanca.

Con estos datos, los investigadores construyeron gráficas de referencia basadas en percentiles, análogas a las curvas de crecimiento pediátricas de talla y peso. Las gráficas revelan que la sustancia blanca sigue una trayectoria característica a lo largo de la vida: una rápida maduración microestructural en la infancia temprana y la primera infancia, un período de relativa estabilidad durante la adultez temprana, y luego un declive gradual relacionado con la edad que comienza en la mediana edad y se acelera en las décadas posteriores. Es importante destacar que las trayectorias difieren sustancialmente entre tractos individuales, con fibras de asociación, fibras de proyección y fibras comisurales que muestran cada una tiempos de desarrollo y patrones de envejecimiento distintos.

La utilidad clínica de estas gráficas se demostró comparando a individuos con afecciones neurológicas o psiquiátricas conocidas con los valores de referencia normativos. Las puntuaciones de desviación (expresadas como percentiles o puntuaciones z) distinguieron de forma fiable a los individuos afectados de los controles sanos y cuantificaron el grado de anomalía de la sustancia blanca de una manera estandarizada e interpretable. Este enfoque refleja el modo en que los clínicos ya utilizan las gráficas de volumen cerebral para afecciones como la demencia, pero ahora extiende esa capacidad a la arquitectura de fibras del cerebro.

El conjunto completo de datos de las gráficas se ha puesto a disposición de forma abierta, lo que permite a cualquier investigador o clínico comparar los datos de nuevos pacientes con estas referencias normativas. Los autores reconocen que, si bien el conjunto de datos es amplio y diverso, la representación demográfica en ciertos rangos de edad —en particular la primera infancia y los más longevos— sigue siendo desigual, y que la recopilación continua de datos en grupos subrepresentados será importante. La variabilidad entre escáneres y protocolos de los estudios participantes se abordó mediante armonización, aunque sigue siendo una posible fuente de ruido residual.