Putting our Heads Together
Juntando nuestras cabezas

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Putting our Heads Together

By Kathleen M. Pike

It’s bad out there. Even inveterate optimists cannot deny the turmoil and trouble. At the same time, I cannot help but celebrate the hope that is contagious when people put their heads together for the good of humanity. That is how I feel about the unprecedented study of adolescent brain development funded by the National Institute of Mental Health (more here: abcdstudy.org).

1. The Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) Study. Launched in 2015, the ABCD Study is the largest long-term study of brain development and child health in the United States. More than 7,500 children and their families have been recruited so far, and this week, data from the first 4,500 participants were released to scientists worldwide. Approximately thirty terabytes of data (about three times the size of the entire Library of Congress collection) has been obtained from the first 4,500 participants. The ABCD Study aims to support ongoing research collaborations on the many factors that influence brain, cognitive, social, and emotional development.

More than 7,500 children and their families have been recruited for the study.

More than 7,500 children and their families have been recruited for the study.

2. Growth and Decline of the Brain. The ABCD Study analyses are helping us understand the relationship of brain development to brain degeneration. Analyses of structural brain images suggests that the sequence of neural development early in life might actually play in reverse during aging, like a dance playing backwards. The human brain has about 100 billion nerve cells. Each can be connected to up to 10,000 other neurons and can pass signals through up to 1,000 trillion synaptic connections. It appears that this dense web of connections degenerates in the same way that it develops, a kind of a last-in, first-out process.

3. Return to oneness. Cells are controlled by genes, and markers on these genes tell the cells how to behave. Over one’s life, these markers accumulate, and a kidney cell becomes more different than a lung cell, for example. But new research shows that after age 75, nerve cells in different parts of the brain actually start to become more similar to each other. The ABCD Study will advance our understanding of this process and has the potential to inform the development of therapies for when this “epigenetic assimilation” gets out of hand, for example, in Alzheimer’s disease.

4. Precise glial gardeners. As a baby’s brain is developing, neural connections are both forming and being broken at the same time, like a careful gardener cutting the encroaching honeysuckle vines while protecting the maturing daffodils. Over or under-pruning, though, has been associated with developmental and mental disorders, including autism spectrum disorders and schizophrenia. The ABCD Study will contribute to better understanding the role of glial cells as neural gardeners. Once they are understood more fully, the hope is that out-of-control glial gardeners could actually become targets for intervention to treat or prevent such brain disorders.

This is the largest U.S. long-term study of brain development and child health.

This is the largest U.S. long-term study of brain
development and child health.

5. Teen brain training. Despite the popular myth that you can’t grow new brain cells, neurogenesis in the brain actually occurs throughout life. Findings from the ABCD Study and others indicates that in adolescence, the hippocampus produces thousands more neurons each day than in the adult brain. Although most of these new brain cells don’t survive past a few weeks, research in rodents shows that the survival of these new cells in adolescence can be increased with physical training. Research now needs to show whether exercise can produce the same effect in humans – something that the ABCD Study may be able to answer.

If we are ever to better understand human behavior, I am sure our best hope lies in studies like the ABCD Study that enable us to better understanding the developing brain. Imagine what this can mean for our future, and the future of next generations. A large-scale study with big data sets might seem dry and even dull, but when I consider the good that can come when we put our heads together, I am reminded that there is great promise for the future. It’s also a good reminder to look the teenagers in our lives in the eyes, and tell them how much we believe in them.

Kathleen M. Pike, PhD is Professor of Psychology and Director of the Global Mental Health Program at Columbia University Medical Center (CUMC). For more information, please visit cugmhp.org or call 646.774.5308.

 

Juntando nuestras cabezas

Por Kathleen M. Pike

Es malo allá afuera. Incluso los optimistas inveterados no pueden negar la confusión y los problemas. Al mismo tiempo, no puedo evitar celebrar la esperanza que es contagiosa cuando las personas se unen por el bien de la humanidad. Así es como me siento con respecto al estudio sin precedentes del desarrollo del cerebro de los adolescentes financiado por el Instituto Nacional de Salud Mental (más aquí: abcdstudy.org).

1. El Estudio de Desarrollo Cognitivo del Cerebro Adolescente (ABCD, por sus siglas en inglés). Lanzado en 2015, el estudio ABCD es el mayor estudio a largo plazo sobre desarrollo cerebral y salud infantil en los Estados Unidos. Más de 7,500 niños y sus familias han sido reclutados hasta el momento, y esta semana los datos de los primeros 4,500 participantes se divulgaron a científicos de todo el mundo. Aproximadamente treinta terabytes de datos (alrededor de tres veces el tamaño de toda la colección de la Biblioteca del Congreso) se obtuvieron de los primeros 4,500 participantes. El estudio ABCD tiene como objetivo apoyar las colaboraciones de investigación en curso sobre los muchos factores que influyen en el desarrollo cerebral, cognitivo, social y emocional.

In adolescence, the hippocampus produces thousands more neurons each day.

En la adolescencia, el hipocampo produce miles de neuronas más cada día.

2. Crecimiento y deterioro del cerebro. Los análisis del estudio ABCD nos están ayudando a comprender la relación del desarrollo cerebral con la degeneración cerebral. Los análisis de imágenes cerebrales estructurales sugieren que la secuencia de desarrollo neuronal temprano en la vida podría reproducirse en reversa durante el envejecimiento, como un baile que se reproduce hacia atrás. El cerebro humano tiene alrededor de 100 mil millones de células nerviosas. Cada una puede conectarse a hasta otras 10,000 neuronas y puede transmitir señales a través de hasta 1,000 trillones de conexiones sinápticas. Parece que esta densa red de conexiones se degenera de la misma manera en que se desarrolla, una especie de proceso de último en entrar, primero en salir.

The ABCD Study was launched in 2015.

El estudio ABCD se lanzó en 2015.

3. Regreso a la unidad. Las células están controladas por genes, y los marcadores en estos genes les dicen a las células cómo comportarse. Durante la vida, estos marcadores se acumulan, y una célula renal se vuelve más diferente que una célula pulmonar, por ejemplo. Pero una nueva investigación muestra que después de los 75 años, las células nerviosas en diferentes partes del cerebro en realidad comienzan a ser más similares entre sí. El estudio ABCD avanzará nuestra comprensión de este proceso y tiene el potencial de advertir el desarrollo de terapias para cuando esta “asimilación epigenética” se salga de control, por ejemplo, en la enfermedad del Alzheimer.

4. Células gliales jardineras precisas. A medida que el cerebro de un bebé se desarrolla, las conexiones neuronales se forman y se rompen al mismo tiempo, como un cuidadoso jardinero cortando las enredaderas invasoras de madreselva mientras protege los narcisos en maduración. Sin embargo, la poda excesiva o insuficiente se ha asociado con trastornos del desarrollo y trastornos mentales, incluidos los trastornos del espectro autista y la esquizofrenia. El estudio ABCD contribuirá a una mejor comprensión del papel de las células gliales como jardineros neuronales. Una vez que son entendidas más completamente, la esperanza es que los jardineros gliales fuera de control realmente pudieran convertirse en objetivos de intervención para tratar o prevenir tales trastornos cerebrales.

This is the largest U.S. long-term study of brain development and child health.

Este es el estudio a largo plazo más grande de
Estados Unidos sobre el desarrollo del cerebro y
la salud infantil.

5. La formación del cerebro adolescente. A pesar del popular mito de que no se pueden desarrollar nuevas células cerebrales, la neurogénesis en el cerebro en realidad ocurre a lo largo de la vida. Los hallazgos del Estudio ABCD y otros indican que en la adolescencia, el hipocampo produce miles de neuronas más cada día que en el cerebro adulto. Aunque la mayoría de estas nuevas células cerebrales no sobreviven unas pocas semanas, la investigación en roedores muestra que la supervivencia de estas nuevas células en la adolescencia se puede aumentar con el entrenamiento físico. La investigación ahora necesita mostrar si el ejercicio puede producir el mismo efecto en humanos, algo que el estudio ABCD podría ser capaz de responder.

Si alguna vez vamos a entender mejor el comportamiento humano, estoy segura de que nuestra mejor esperanza radica en estudios como el ABCD, que nos permiten comprender mejor el desarrollo del cerebro. Imagine lo que esto puede significar para nuestro futuro y el de las próximas generaciones. Un estudio a gran escala con grandes conjuntos de datos puede parecer árido e incluso aburrido, pero cuando considero lo bueno que puede surgir cuando reunimos nuestras ideas, me recuerda que hay una gran promesa para el futuro. También es un buen recordatorio para mirar a los adolescentes en nuestras vidas a los ojos y decirles cuánto creemos en ellos.

Kathleen M. Pike, PhD es profesora de Psicología y directora del Programa Global de Salud Mental en el Centro Médico de la Universidad Columbia (CUMC, por sus siglas en inglés). Para obtener más información, por favor visite cugmhp.org o llame al 646.774.5308.