El órgano que sin duda ha asombrado e intrigado a los científicos sin duda es el cerebro, y es que cómo no ser así, ya que, a pesar de que se ha intentado estudiar al cuerpo humano hasta los niveles posibles, siempre hay algo nuevo que descubrir, por lo que las dudas con respecto a su funcionamiento no se terminan, y cuando una duda es resuelta, es todo un avance.
Es increíble cuando nos detenemos a pensar por un momento que todo lo que hacemos es gracias a nuestro cerebro: es el órgano encargado de interpretar las imágenes, de los pensamientos y el razonamiento, de los recuerdos; es también quien se encarga de procesar nuestras emociones, de hacernos hablar y de cosas más importantes, como respirar o hacer la digestión.
El cerebro es un órgano bastante complejo, ya que cada una de sus partes se comporta como un grupo de expertos que trabajan en conjunto, pero cada quien tiene una función específica en la que debe enfocarse. Y debido a que tiene una exactitud y complejidad asombrosos es que los científicos siempre han querido saber cómo es que se encuentra constituido el cerebro, logrando recientemente reconstruir un diagrama de cableado de una parte del cerebro humano, misma que tiene un detalle que no se había podido conseguir antes y revelando nuevas pistas y complejidades en lo que muchos consideran el objeto más fascinante.
Para conseguirlo, se asociaron un equipo de profesores con expertos de aprendizaje automático de Google con el fin de mapear los circuitos neuronales, las conexiones, las células de soporte y el suministro de sangre en una gota de tejido sano que se extrajo de la cabeza de una mujer 45 años, quien fue operada por epilepsia. Esta pequeña parte del cerebro equivalía a tan solo 1 milímetro cúbico de tejido.
La muestra fue observada bajo el microscopio electrónico, revelando 57 mil células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, que equivalen a 1,400 terabytes de datos.
“El objetivo era obtener una vista de alta resolución de esta pieza de biología más misteriosa que cada uno de nosotros lleva sobre los hombros. La razón por la que no lo hemos hecho antes es que es muy desafiante. Realmente fue enormemente difícil hacer esto”, comentó Jeff Lichtman, profesor de biología molecular y celular de Harvard.
Los investigadores cortaron el tejido en obleas, menos de 1000 veces más delgadas que el ancho de un cabello humano con la finalidad de obtener detalles de la estructura del cerebro hasta la nanoescala, o milésimas de milímetro. Lichtman, en conjunto con el ex postdoctorado de Harvard, Alexander Shapson-Coe; el investigador Michal Januszewski de Google Research y el postdoctorado de Harvard, Daniel Berger, lograron que una ruta de aprendizaje trazara las rutas de las neuronas y otras células mediante las secciones individuales.
Este estudio, publicado en la revista Science, combina las imágenes de microscopía electrónica y los algoritmos de la Inteligencia Artificial para codificar por colores y poder así reconstruir la estructura del cerebro humano.
En las imágenes de este estudio, se pudo observar a las neurona piramidales con grandes dendritas sobresaliendo de sus bases y algunas mirando hacia adelante y otras hacia atrás, además de revelarse demasiado axones y casos increíbles donde las neuronas establecen conexiones muy fuertes con otras células, mostrando en todo el tejido cerebral que más del 96% de los axones estableció una conexión con una célula objetivo y el 3% hizo dos conexiones, siendo solo unos cuantos los que lograron decenas de conexiones y casi siempre, con celdas cercanas.
Lo que los científicos buscan es crear un mapa completo y de alta resolución del cableado neuronal de un ratón, lo que involucra una cantidad aproximada de 1000 veces los datos que los investigadores acaban de producir. Estos mapas serían especialmente útiles para desvelar algunos misterios sobre la función y las enfermedades cerebrales.
Debido a la gran cantidad de detalles que contiene este pequeño mapa, los científicos han podido descubrir ciertas cosas, como un conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis, además de que una pequeña cantidad de axones formaban extensos verticilos en el tejido cerebral, pero como la muestra fue tomada de una mujer con epilepsia, no se sabe con certeza si dichas formaciones son por causas patológicas o solo raras.
“Creo que estas poderosas conexiones pueden ser parte del sistema de información aprendida y de cómo se ve el aprendizaje en el cerebro”, comenta Lichtman. “Se obtendría una idea de cómo la voluntad humana se guía por la experiencia sensorial. Hay oportunidades realmente maravillosas, si tienes un cerebro de ratón completo, incluso para comprender el libre albedrío”, concluyó Lichtman.
ensedeciencia.com
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