Un grupo de científicos se preparó para presentar los primeros resultados de un proyecto diseñado para crear el primer mapa detallado del cerebro humano.
La tecnología de creación de imágenes del cerebro está siendo
desarrollada para el Proyecto de Conectoma Humano (HCP). Los investigadores
también recogerán información genética y de comportamiento de los sujetos para
construir una imagen completa de los factores que influencian a la mente
humana.
Mapa del cerebro humano recibe una audaz actualización
El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle ha
creado un exhaustivo mapa digital del cerebro humano que está disponible en
acceso abierto y que fue publicado en The Journal of Comparative Neurology
en setiembre de 2016.
El nuevo atlas cerebral del Instituto Allen combina la neuroimagen
con la tinción de tejido para ofrecer un nivel de resolución sin precedentes.
Este proyecto, que se extendió por cinco años, se centró en un
solo cerebro sano post mortem de una mujer de 34 años de edad. Los
investigadores empezaron por una visión general: hicieron un escaneo completo
del cerebro utilizando dos técnicas de imagen (resonancia magnética y difusión
ponderada), lo que les permitió capturar tanto la estructura del cerebro en
general, como la conectividad de las fibras cerebrales.
Después los investigadores tomaron el cerebro y lo cortaron en
2.716 rodajas para hacer un minucioso análisis celular. Luego tiñeron parte de
las secciones con el tradicional tinte de Nissl para recopilar información
sobre la arquitectura general celular. Seguidamente usaron dos tintes más para
etiquetar selectivamente ciertos aspectos del cerebro, tales como los elementos
estructurales de las células, fibras de la sustancia blanca y tipos específicos
de neuronas.
Los investigadores también tomaron varios de los cortes teñidos
con tinción de Nissl y los utilizaron para catalogar 862 estructuras cerebrales
diferentes, incluyendo nuevas subregiones del tálamo y la amígdala, además de
otras dos estructuras que anteriormente solo se habían descrito en primates no
humanos.
El paso clave de la creación de este completo atlas del cerebro
fue combinar los datos de imágenes cerebrales a gran escala y en alta
resolución con un mapeo detallado a nivel celular, además de las anotaciones de
los investigadores respecto a las estructuras cerebrales que identificaron.
Según los investigadores este esfuerzo marca un avance sustancial
en la comprensión de la anatomía del cerebro. Nunca ha existido un mapa
completo del cerebro humano como material de referencia en una pieza disponible
para quienquiera que estudie una parte del cerebro, y esto es una parte
completamente esencial a la hora de hacer investigación.
El atlas será una herramienta particularmente valiosa para los
neurólogos, quienes pueden utilizarlo como un punto de partida común, para
luego añadir niveles adicionales con anotaciones sobre sus criterios para
dividir el cerebro.
El mapa completo está disponible en internet. Se puede acceder al
atlas a través de un portal, por el cual la
gente puede navegar y pasar del nivel macro al nivel celular.
Un nuevo mapa del
cerebro identifica 97 regiones desconocidas del córtex
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de
Washington en un nuevo mapa del cerebro en alta resolución, publicado en la
revista Nature en julio 2016,
descubren 97 regiones hasta ahora desconocidas del córtex: el área encargada
del lenguaje, la percepción sensorial y el pensamiento abstracto, entre otras
funciones.
La mayoría de los mapas existentes reflejan una característica
neurológica específica y están basados en el estudio de un número reducido de
individuos.
Como parte del Proyecto Conectoma Humano los investigadores han
creado un mapa a partir de múltiples tipos de imágenes cerebrales de 210
adultos sanos. Su trabajo divide cada hemisferio en 180 áreas corticales
específicas, 97 de las cuales han descrito por primera vez.
Hasta ahora, los mapas elaborados a partir de los datos de unas
pocas personas no encajaban en otros individuos, debido a las diferencias entre
cada cerebro en particular.
Gran parte de las regiones no ejercen una única función, sino que
coordinan información procedente de diversas fuentes para regular
comportamientos complejos.
Este avance permite tener un atlas de referencia que permitirá a
los investigadores interesados en la estructura cerebral, sus funciones y su
conectividad trabajar con un marco común.
Los investigadores subrayan que el trabajo permitirá al resto de
la comunidad científica avanzar en la comprensión de desórdenes como el
autismo, la esquizofrenia y la epilepsia. Gracias al nuevo mapa detallado, los
científicos serán capaces de comprender las diferencias entre los cerebros de
pacientes con esas dolencias y las personas sanas.
Mapa del cerebro con imágenes digitales a
escala nanoscópica
Científicos de la Universidad de Harvard han logrado desarrollar
un mapa con imágenes digitales a escala nanoscópica del cerebro humano publicado en la revista Cell en junio 2015. Un avance que ha permitido descubrir aspectos
de las conexiones entre axones y dendritas que contradicen las ideas sobre las
sinapsis más aceptadas hasta ahora.
Los científicos también tuvieron que crear una infraestructura
digital basada en la arquitectura en pipeline para conseguir imágenes, algo que
supuso la mayor parte del tiempo de desarrollo del proyecto.
Conseguidas las imágenes, se construyó con ellas una base de datos
que permite observar las muestras una y otra vez sin tener que diseccionar un
cerebro real para responder a cada pregunta.
Por otra parte, lo detallado del modelo supone una gran ventaja,
dado que el estudio se realiza sobre muestras muy pequeñas, del orden de 40x40x40 micrones. Una vez obtenida
esa imagen, el equipo trabajó aún más sobre ella, hasta reconstruir un área de
unos 1500 micrones cúbicos. El micrómetro o micra es una unidad de longitud
equivalente a una millonésima parte de un metro.
La densidad de las conexiones en muestras tan pequeñas fue la
primera gran sorpresa que se llevaron los investigadores. En la muestra se
producían 1,500 sinapsis, procedentes de 1,500 células nerviosas que no solo
trabajaban con axones y dendritas de esta parte del cerebro, sino también de
otras colindantes. Si se mira imágenes del cerebro tomadas con sistemas de alta
resolución, donde cada píxel representa un milímetro cúbico, habría un billón
de sinapsis en cada uno de esos píxeles.
Respecto a la morfología de axones y dendritas, y la manera en que
ambas están conectadas, se pensaba que las espinas dendríticas buscan conseguir información de tantos axones
diferentes como sea posible, pero encontraron muchos casos en los que el mismo
axón se conecta con diferentes espinas de una misma dendrita.
Esto podría significar un cambio enorme en la forma de ver las
conexiones. El descubrimiento de que los axones no buscan conectarse con
dendritas distintas, sino que en muchas ocasiones prefieren realizar múltiples
conexiones con la misma – a pesar de tener otras dendritas disponibles incluso
más cerca –, demuestra que el proceso no es casual, sino que sigue unos
mecanismos propios que aún no se han descubierto.
Mapa 3D del cerebro humano es 50 veces más detallado
Investigadores de la Universidad Heinrich Heine de Dusseldorf
(Alemania) y de la Universidad McGill en Montreal (Canadá), han creado un mapa
del cerebro humano totalmente 3D publicado en la revista Science de juin 2013.
El modelo conocido como “BigBrain” muestra el cerebro a una
resolución de 20 micro metros lo cual puede detallar el mismo hasta 50 veces
más, superior a modelos anteriores que imitaban un escáner tradicional del
cerebro, y muestra las neuronas individuales y las conexiones que existen entre
ellas a un nivel de detalle microscópico. Sus creadores, comenzaron el proyecto
en 2003.
El equipo eligió el cerebro de una donante fallecida de 65 años
porque no tenía señales claras de enfermedad degenerativa u otros daños. El
mapa fue creado a partir de 7.400 láminas, cada una más fina que el cabello.
Se pone a disposición del público de forma gratuita a través de
una web que se llama CBRAIN Portal
con el objetivo de facilitar el trabajo de investigadores de todo el mundo.
¿ En qué consiste un mapeo cerebral ?
Las técnicas para obtener imágenes
del cerebro han alcanzado gran precisión gracias a la neuro-tecnología
moderna. Hoy en día es más fácil detectar afecciones como epilepsia, cáncer o enfermedad de Alzheimer a través de mapas cerebrales que nos permiten
conocer el funcionamiento de tan importante órgano.
El mapeo cerebral
incorpora tanto formas invasivas – sin incisión quirúrgica alguna – como no
invasivas para visualizar la función eléctrica del cerebro y representarla gráficamente.
¿ Para qué sirven los mapas cerebrales ?
Sin embargo, en aquel entonces era inconcebible observar regiones
internas y estructuras relacionadas con alteración de movimientos y trastornos
del sueño, la conducta o el aprendizaje; mucho menos detectar con exactitud
algún tumor y la manera en que afectaba las zonas cercanas.
Por fortuna, los detallados estudios de mapeo cerebral han evolucionado y gracias a ello ha
sido más fácil conocer las redes neuronales que conforman al cerebro,
determinar su funcionamiento y diagnosticar anomalías cerebrales.
Mapa interactivo en 3D del cerebro humano
El mapa completo interactivo en 3D del cerebro humano permite estudiar tanto su anatomía como la
forma en que se ve afectado por diferentes enfermedades.
La web también nos facilita el estudio en profundidad de la
anatomía del cerebro. Para ello, solo tenemos que hacer clic en el botón
situado en la parte superior de la interfaz y seleccionar en qué zona nos
queremos centrar (por defecto se estudia el cerebro completo).
Además, la web también permite consultar la forma en la que distintas enfermedades afectan al cerebro humano.
Se puede acceder al mapa interactivo a través del siguiente enlace.
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