Estados Unidos.- La Universidad de Harvard y Google Research han logrado una hazaña científica sin precedentes: la reconstrucción en 3D a resolución sináptica de un pequeño fragmento de corteza temporal humana. Este estudio, publicado en la revista Science, ofrece una visión detallada de la estructura del cerebro, destacando la enorme complejidad de su organización.
En un milímetro cúbico de cerebro humano, los investigadores encontraron 57,000 células, casi 150 millones de sinapsis y 230 milímetros de vasos sanguíneos. Este diminuto fragmento, equivalente a la mitad de un grano de arroz, contiene tanta información como 1,400.00 terabytes de datos. La reconstrucción revela cada célula y su red de conexiones neuronales, proporcionando una comprensión sin precedentes de la organización estructural del tejido cerebral a nivel celular y subcelular.
Desentrañando los Misterios del Cerebro
El cerebro humano es un órgano extremadamente complejo, y aunque se sabe que la alteración de los circuitos sinápticos y neuronales está relacionada con numerosos trastornos cerebrales, aún hay mucho por descubrir sobre su microestructura celular. La colaboración entre Harvard y Google, liderada por Jeff Lichtman y Viren Jain, respectivamente, utilizó inteligencia artificial y microscopía electrónica para codificar y reconstruir el cableado neuronal de este pequeño trozo de cerebro.
El estudio se basó en una muestra obtenida durante una cirugía para tratar la epilepsia. Los investigadores reconstruyeron miles de neuronas, más de cien millones de conexiones sinápticas y otros tejidos, incluyendo células gliales, vasculatura sanguínea y mielina. Esta reconstrucción detallada ha permitido descubrir aspectos previamente desconocidos de la corteza temporal, como la existencia de un raro pero potente conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis.
Descubrimientos y Herramientas para el Futuro
Entre los hallazgos más sorprendentes se encuentra la proporción de células gliales frente a neuronas, que es de dos a una, y la predominancia de los oligodendrocitos, responsables de la formación de mielina. Estos descubrimientos no solo aportan nuevos conocimientos sobre la estructura cerebral, sino que también plantean nuevas preguntas sobre su funcionamiento y los mecanismos de las enfermedades neurológicas.
El equipo de investigación ha desarrollado un conjunto de herramientas de acceso libre para que otros investigadores puedan utilizar estos datos en sus propios estudios. Se espera que esta base de datos pueda contribuir significativamente al avance en la comprensión de los misterios del cerebro humano.
El Futuro de la Conectómica
La conectómica, el estudio de los diagramas de las conexiones neuronales, se asemeja a la genómica en su ambición de catalogar completamente la estructura cerebral hasta el nivel celular y del cableado. Este enfoque podría revolucionar nuestra comprensión del cerebro, proporcionando mapas detallados que podrían esclarecer los fundamentos físicos del funcionamiento cerebral normal y alterado.
El primer intento de crear un conectoma se realizó en los años setenta con el gusano redondo, y el año pasado se completó el conectoma de la larva de Drosophila melanogaster. Ahora, Harvard y Google están participando en la Iniciativa BRAIN, un ambicioso proyecto para cartografiar en alta resolución el cableado neuronal de todo el cerebro de un ratón. Este proyecto, que comenzará con el hipocampo, promete generar una cantidad de datos mil veces mayor que la producida por el reciente estudio de la corteza humana.
La colaboración entre la Universidad de Harvard y Google Research representa un paso monumental en la neurociencia. Al desentrañar los intricados circuitos del cerebro humano, estos avances no solo profundizan nuestro entendimiento del órgano más complejo del cuerpo, sino que también abren nuevas posibilidades para el diagnóstico y tratamiento de trastornos neurológicos.
