Restos de la erupción del Vesubio

Descubren neuronas en un cerebro vitrificado en Herculano hace casi 2.000 años

Científicos italianos han publicado los resultados del estudio del fragmento de cerebro vitrificado de una víctima de la erupción del Vesubio en el año 79 d.C., que fue descubierto en el Colegio de los Augustales de Herculano en enero de 2020.

Vista panorámica del yacimiento romano de Herculano, en Nápoles.

Vista panorámica del yacimiento romano de Herculano, en Nápoles. Foto: iStock

Un equipo de investigadores de la Universidad Federico II de Nápoles acaba de anunciar el descubrimiento de células cerebrales en los restos del cerebro de un joven que murió durante la terrible erupción del monte Vesubio en el año 79 d.C., que sepultó bajo un espeso manto de cenizas a las ciudades de Pompeya y Herculano. La estructura de las células cerebrales todavía es visible en el material vítreo negro que se encuentra en el cráneo de esta víctima. El estudio sobre el descubrimiento de estas células neuronales, publicado en la revista PLOS ONE, se suma a la evidencia acumulada de que este material vítreo es, de hecho, parte del cerebro del individuo.

La estructura de las células cerebrales todavía es visible en el material vítreo negro que se encuentra en el cráneo de una de las víctimas de la erupción del Vesubio del año 79 d.C.

Según el estudio, la transformación del tejido cerebral en vidrio, la vitrificación, se produjo como resultado de un calentamiento extremo y un enfriamiento rápido del mismo. "El descubrimiento de tejido cerebral en restos humanos antiguos es un evento insólito, pero lo que es extremadamente raro es la preservación integral de las estructuras neuronales de un sistema nervioso central desde hace 2.000 años, en nuestro caso a una resolución sin precedentes. Los resultados de nuestro estudio muestran que el proceso de vitrificación ocurrido en Herculano, único en su tipo, ha congelado las estructuras neuronales de esta víctima, preservándolas intactas hasta el día de hoy", afirma el autor principal del estudio, Pier Paolo Petrone, jefe del Laboratorio de Osteobiología Humana y Antropología Forense de la Universidad Federico II de Nápoles.

Restos del joven que se encontró tumbado en un lecho en el Colegio de los Augustales de Herculano.

Restos del joven que se encontró tumbado en un lecho en el Colegio de los Augustales de Herculano.

© 2020 Petrone et al.

Un fragmento del cerebro de un joven augustal

Herculano era una antigua ciudad situada a los pies del Vesubio. Tras la erupción, una nube de cenizas calientes y gases, conocida como flujo piroclástico, enterró a Herculano y a su famosa vecina, Pompeya, para siempre. Esta ceniza caliente destruyó y sepultó simultáneamente a estas poblaciones, calentando rápidamente los materiales orgánicos. Sin embargo, extrañamente, la rapidez del proceso implicó que aunque materiales como la madera y la carne se carbonizaran, o esencialmente se convirtieran en carbón vegetal, también se conservaran tal como estaban cuando fueron calentados repentinamente a 500 grados centígrados.

Petrone y su equipo habían analizado previamente los restos de algunas de las víctimas de Herculano, y llegaron a la conclusión de que sus tejidos corporales pudieron haberse vaporizado en la nube de ceniza caliente, pero, en casos excepcionales, entre el material orgánico preservado parece haber partes del cerebro de algunas personas. A principios de 2020, Petrone y sus colegas examinaron el material vitrificado que se encontró en el interior del cráneo agrietado y carbonizado de este joven, que apareció acostado boca abajo en un lecho en el Colegio de los Augustales de Herculano (un edificio que se alza cerca de la calle principal de Herculano y que fue la sede de los sacerdotes dedicados al culto del emperador Augusto), y anunciaron en la revista Journal of the American Medical Association (JAMA) que habían descubierto los restos vitrificados de su cerebro.

Frescos en una de las habitaciones del Colegio de los Augustales, en Herculano.

Frescos en una de las habitaciones del Colegio de los Augustales, en Herculano.

iStock

A principios de 2020, Petrone y sus colegas examinaron el material vitrificado que se encontró en el interior del cráneo agrietado y carbonizado del joven que apareció en un lecho en el Colegio de los Augustales de Herculano.

Ahora, en el Departamento de Ciencias de la Universidad de Roma Tres, el equipo ha estudiado de una muestra del cerebro vitrificado mediante una técnica llamada microscopía electrónica de barrido para ver sus detalles más minúsculos. El resultado ha sido el descubrimiento de estructuras esféricas diminutas y estructuras tubulares largas que se parecen a las neuronas y sus proyecciones, llamadas axones. Con tan sólo 550 a 830 nanómetros de diámetro, estas proyecciones son demasiado pequeñas para ser capilares. Las estructuras esféricas parecen retener membranas celulares, así como filamentos internos o proteínas estructurales dentro de la célula, y pequeñas vesículas o sacos internos que ayudan a transportar proteínas a la superficie celular. Los investigadores también utilizaron un método llamado espectroscopia de rayos X de dispersión de energía, que emplea rayos X para determinar la composición química de un material. Descubrieron que la muestra era rica en carbono y oxígeno, lo que indica que es orgánica.

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Proteínas cerebrales

Sobre la base de la investigación anterior publicada en JAMA, que había detectado una serie de estructuras de proteínas en la muestra, los investigadores compararon estas proteínas antiguas con una base de datos que contiene todas las proteínas que se encuentran en el cerebro humano. Comprobaron que todas las proteínas que habían descubierto se hallaban presentes en el tejido cerebral estudiado. Por ejemplo, se sabe que una proteína llamada ATP6VIF participa en la transmisión de sustancias químicas conocidas como neurotransmisores a través de sinapsis, los espacios entre los axones. "Un aspecto importante podría referirse a la expresión de genes que codifican proteínas aisladas de tejido cerebral humano vitrificado", explica Giuseppe Castaldo, investigador principal del Centro de Ingeniería Genética (CEINGE) y catedrático de Ciencias Técnicas de Medicina de Laboratorio en Federico II. "Todas las transcripciones de genes que hemos identificado están presentes en las diversas partes del cerebro como, por ejemplo, la corteza cerebral, el cerebelo o el hipotálamo", añade Maria Pia Miano, neurogenetista del Instituto de Genética y Biofísica del Centro Nacional de Investigación (CNR) en Nápoles.

Estructuras del sistema nervioso central.

Estructuras del sistema nervioso central.

© 2020 Petrone et al.

Según las concentraciones de estas proteínas y la posición de la muestra en la parte posterior del cráneo, Petrone y sus colegas sospechan que pueden haber descubierto parte de la médula espinal y el cerebelo del individuo (una estructura cerebral en la base del cráneo que está involucrada en el movimiento y la coordinación). Encontrar tejido cerebral preservado es muy raro en arqueología. Pero, en ocasiones, éste puede sobrevivir durante cientos o incluso miles de años. Por ejemplo, un cráneo de 2.600 años descubierto en un pozo en el norte de Inglaterra contenía los restos encogidos de un cerebro que aún conservaba algunas proteínas intactas. Los químicos ácidos de la arcilla que lo cubría pueden haber detenido la descomposición en ese caso. También se han hallado cerebros de mamut conservados en el permafrost gracias a sus temperaturas extremadamente frías.

Encontrar tejido cerebral preservado es muy raro en arqueología. Pero, en ocasiones, éste puede sobrevivir durante cientos o incluso miles de años.

"Los extraordinarios resultados obtenidos demuestran la importancia de los estudios multidisciplinares realizados por los investigadores de la Universidad Federico II y la singularidad de este extraordinario yacimiento, una vez más en el centro de atención internacional con su inestimable patrimonio de tesoros y descubrimientos arqueológicos", ha afirmado un exultante Francesco Sirano, director del Parque Arqueológico de Herculano.

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