Revelan el mapa más detallado del cerebro humano

Investigadores estadounidenses han producido el mapa más detallado del cerebro humano jamás representado hasta el momento: muestra las complicadas interacciones neuronales que ocurren dentro de una pequeña muestra de tejido cerebral de un milímetro cúbico.

Un grupo de científicos de la Universidad de Harvard y la empresa Google, en Estados Unidos, lograron crear la reconstrucción cerebral en 3D más grande hasta la fecha, mostrando al detalle cada célula y su red de conexiones en una sola pieza de corteza temporal, con un tamaño similar a la mitad de un grano de arroz. Los avances se resumen en un nuevo estudio publicado en la revista Science.

Aunque las funciones que realizan la mayoría de los órganos vitales del ser humano no son muy diferentes a las de otros animales, la enorme complejidad de nuestro cerebro nos separa claramente del resto de los organismos vivos en el planeta. Sin embargo, aún debemos obtener conocimientos más detallados sobre los circuitos sinápticos que subyacen a las funciones cerebrales y hacen posible su desarrollo.

Una increíble cantidad de información en un milímetro cúbico de tejido cerebral

Como una comprensión más profunda del cerebro humano comienza con el esclarecimiento de sus propiedades estructurales a nivel subcelular, una barrera fundamental hasta el momento para la obtención de circuitos neuronales humanos para nuevos estudios ha sido el acceso a tejido cerebral de alta calidad. Los organoides cerebrales elaborados a partir de células humanas son una alternativa, pero en la actualidad no se aproximan a la arquitectura real del tejido cerebral.

Ahora, los responsables de la nueva investigación lograron superar este inconveniente al obtener una muestra durante una cirugía, en la que se buscaba acceder a una lesión subyacente del hipocampo de un paciente con epilepsia. Produjeron imágenes de esta muestra mediante microscopía electrónica de alto rendimiento, generando un conjunto de datos que se analizó con nuevas herramientas y métodos informáticos.

Según una nota de prensa, la muestra de un milímetro cúbico de tejido cerebral contiene 57.000 células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, lo que equivale a 1.400 terabytes de datos. La información obtenida, que se encuentra disponible online, permitirá revelar cuestiones hasta hoy desconocidas en torno a los fundamentos físicos de la función cerebral humana normal y anómala, en concreto en el sector de la corteza temporal.

Detalles desconocidos

La aplicación de las herramientas tecnológicas sobre la muestra hizo posible obtener detalles nunca antes apreciados de la estructura del cerebro, incluyendo un extraño conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis. El equipo de científicos también identificó una pequeña cantidad de axones que formaban extensos conjuntos o agrupamientos. Los axones son una prolongación de las neuronas, que se especializan en conducir los impulsos nerviosos.

Es importante aclarar que como la muestra fue tomada de un paciente con epilepsia, los investigadores aún no pueden confirmar si estas formaciones son patológicas o habituales, solo que no se habían descubierto previamente. De acuerdo a un artículo publicado en The Debrief, el objetivo final es crear un mapa de alta resolución del cableado neuronal completo del cerebro de un ratón: este proyecto requerirá aproximadamente 1.000 veces más datos que los producidos a partir del fragmento actual de 1 milímetro cúbico de corteza cerebral humana.

Referencia

A petavoxel fragment of human cerebral cortex reconstructed at nanoscale resolution. Alexander Shapson-Coe et al. Science (2024). DOI:https://doi.org/10.1126/science.adk4858