Este es el mapa más detallado de conexiones cerebrales jamás creado – MundoDaily

Esta imagen podría colgarse en una galería, pero comenzó su vida como una pequeña parte del cerebro de una mujer. En 2014, a una mujer que estaba siendo sometida a una cirugía por epilepsia le extirparon un pequeño trozo de corteza cerebral. Este milímetro cúbico de tejido permitió a investigadores de Harvard y Google producir el diagrama de cableado del cerebro humano más detallado que el mundo haya visto jamás.

Biólogos y expertos en aprendizaje automático pasaron 10 años construyendo un mapa interactivo de tejido cerebral, que contiene aproximadamente 57.000 células y 150 millones de sinapsis. Muestra células que se enroscan sobre sí mismas, pares de células que parecen reflejadas y «objetos» con forma de huevo que, según la investigación, desafían la categorización. Se espera que este diagrama increíblemente complejo ayude a impulsar la investigación científica, desde la comprensión de los circuitos neuronales humanos hasta posibles tratamientos para los trastornos.

«Si mapeamos las cosas en una resolución muy alta, vemos todas las conexiones entre diferentes neuronas y las analizamos a gran escala, podemos identificar reglas de cableado», dice Daniel Berger, uno de los investigadores principales del proyecto y experto en conectómica. , que es la ciencia de cómo se conectan las neuronas individuales para formar redes funcionales. «A partir de esto, podremos crear modelos que expliquen mecánicamente cómo funciona el pensamiento o cómo se almacena la memoria».

Jeff Lichtman, profesor de biología molecular y celular en Harvard, explica que los investigadores de su laboratorio, dirigidos por Alex Shapson-Coe, crearon el mapa cerebral tomando fotografías subcelulares del tejido mediante microscopía electrónica. El tejido cerebral de la mujer de 45 años estaba teñido con metales pesados, que se unen a las membranas lipídicas de las células. Esto se hizo para que las células fueran visibles al observarlas a través de un microscopio electrónico, tal como los metales pesados ​​reflejan los electrones.

Luego, la tela se incrustó en resina para poder cortarla en rodajas muy finas, de sólo 34 nanómetros de grosor (en comparación, el grosor de una hoja de papel típica es de unos 100.000 nanómetros). Esto se hizo para facilitar el mapeo, dice Berger: convertir un problema 3D en un problema 2D. Después de eso, el equipo tomó imágenes de microscopio electrónico de cada corte 2D, que totalizaron 1,4 petabytes de datos.

Una vez que los investigadores de Harvard tuvieron estas imágenes, hicieron lo que muchos de nosotros hacemos ante un problema: recurrieron a Google. Un equipo del gigante tecnológico dirigido por Viren Jain alineó imágenes 2D utilizando algoritmos de aprendizaje automático para producir reconstrucciones 3D con segmentación automática, que es donde los componentes dentro de una imagen (por ejemplo, diferentes tipos de células) se diferencian y categorizan automáticamente. Parte de la segmentación requirió lo que Lichtman llamó «datos reales», lo que implicó que Berger (que trabajó en estrecha colaboración con el equipo de Google) rediseñara manualmente parte de la estructura para informar mejor a los algoritmos.

La tecnología digital, explica Berger, le permitió ver cada célula de esa muestra de tejido y colorearlas de manera diferente según su tamaño. Los métodos tradicionales de obtención de imágenes de neuronas, como la tinción de muestras con una sustancia química conocida como tinción de Golgi, que se ha utilizado durante más de un siglo, dejan ocultos algunos elementos del tejido nervioso.