Nuestro cerebro es la pieza fundamental que nos mueve, la única capaz de coordinar nuestros movimientos mientras arranca el sistema operativo que nos permite pensar hacia dónde nos dirigimos o qué vamos a hacer más tarde. En clave informática, diríamos que es una asombrosa RAM. Bueno, Google y Harvard han tratado de emular un fragmento del “corazón” de nuestra existencia con una reconstrucción en 3D. Estos son los resultados.
Un milímetro cúbico de cerebro humano. Esa es precisamente la reconstrucción que han llevado a cabo los investigadores. A través de microscopía electrónica y algo de IA, han conseguido algo insólito: la mayor reconstrucción en 3D (con resolución nanométrica y sináptica) de un pedazo de cerebro humano hasta la fecha. ¿Los resultados de las imágenes microscópicas? 57.000 células, 230 mm de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, en 1.400 terabytes de datos.
Lo que ha hecho el estudio es conformar el mapa 3D más detallado hasta la fecha, mostrándonos con todo lujo de detalles cada célula del organismo junto a su red de conexiones. Si se quiere también, una especie de diagrama de cableado de una parte del cerebro humano con detalles sin precedentes que buscará comprenderlo mejor y desarrollar nuevas terapias.
Al parecer, la idea inicial partió de Harvard, quienes se acercaron a expertos en aprendizaje automático de Google para mapear los circuitos neuronales, las conexiones, las células de soporte y el suministro de sangre en una mota de tejido sano extraído de la corteza de una mujer de 45 años que había sido operada por epilepsia. Efectivamente, esa mota era de apenas un milímetro cúbico de tejido.
Tras obtener las imágenes del tejido a través del microscopio electrónico y capturar detalles a nanoescala, un algoritmo de aprendizaje automático trazó las rutas de las neuronas y demás células a través de secciones individuales, todo en un proceso minucioso que a los humanos nos habría llevado años. Esas imágenes comprendían los 1,4 petabytes de datos, o, dicho de forma más mundana, al equivalente de 14.000 películas a 4k.
Mientras observaban, los investigadores vieron algo sorprendente: las llamadas neuronas piramidales, las que tienen grandes ramas llamadas dendritas que sobresalen de sus bases, mostraron una curiosa simetría, con algunas mirando hacia adelante y otras hacia atrás. No solo eso. Otras imágenes revelaron las fibras delgadas que transportan señales de una célula cerebral a otra, como si se hubieran quedado atascadas en una rotonda antes de identificar la salida correcta y continuar su camino.
Otra de las sorpresas se dio entre los enlaces. Al parecer, el diagrama también reveló casos raros en los que las neuronas establecieron conexiones muy potentes con otras células. En todo el tejido cerebral, más del 96% de los axones hicieron solo un enlace con una célula objetivo, y el 3% hizo dos conexiones. Además, unos pocos hicieron decenas de conexiones, y en un solo caso más de 50, con una celda cercana.
Finalmente, con el sorprendente mapa acabado, los investigadores pasarán a una segunda fase. No se piensa en mapear el cerebro humano entero (muy complejo todavía), sino en colaborar con otras instituciones para reconstruir el cableado de un cerebro de ratón completo. De fondo, tratar de arrojar luz sobre los circuitos cerebrales que hacen que el animal se mueva hacia el queso suizo y, en teoría y trasladado al humano, lo que hace que nos detengamos frente a una pastelería. «Se obtendría una idea de cómo la voluntad humana se guía por la experiencia sensorial», zanjan los investigadores.
Aunque el estudio de Google y Harvard es pionero en su tipo, este año se llevó a cabo otro trabajo que también buscaba «mapear» el cerebro humano. Investigadores de la UW-Madison fueron los primeros en imprimir en 3D tejido cerebral humano funcional, tejido que además podía crecer y funcionar como uno «normal».
Imagen: D. Berger/Google Research & Lichtman Lab (Harvard University)
