Reconstrucción en 3D del trozo de cerebro de ratón
El 'Google Maps' del cerebro: así han reconstruido en 3D la mente de un ratón
El estudio se basa en un milímetro cúbico de corteza visual, que ha permitido identificar unas 84.000 neuronas y más de 500 millones de sinapsis
Un equipo internacional de más de 150 científicos ha conseguido un logro sin precedentes en el ámbito de la neurociencia: la creación del mapa más detallado hasta ahora del cerebro de un mamífero, a partir de una ínfima muestra de tejido cerebral de ratón, no mayor que una semilla de chía. Este avance, fruto de siete años de investigación dentro del proyecto MICrONS, representa un hito en la comprensión del funcionamiento del cerebro.
El estudio se basa en un milímetro cúbico de corteza visual, que ha permitido identificar unas 84.000 neuronas y más de 500 millones de sinapsis. La información, equivalente a 1,6 petabytes –unos 22 años de vídeo en alta definición–, está disponible de forma abierta a través del Explorador MICrONS. Según los investigadores, proporciona «información sin precedentes» sobre el funcionamiento del sistema visual.
Los resultados, recogidos en diez artículos publicados en Nature y Nature Methods, no solo aportan una visión estructural, sino también funcional, al combinar imágenes de alta resolución con registros de actividad cerebral.
El proceso comenzó con el registro de la actividad neuronal en un ratón expuesto a vídeos, realizado por científicos de la Escuela de Medicina de Baylor. Después, el tejido fue seccionado en más de 25.000 capas por el Instituto Allen, que captó imágenes detalladas con microscopios electrónicos. Finalmente, investigadores de Princeton emplearon inteligencia artificial para reconstruir en tres dimensiones las células y sus conexiones.
El resultado es un atlas cerebral con más de 200.000 células, incluidos cuatro kilómetros de axones y 523 millones de sinapsis. Entre los hallazgos, se identificaron nuevos tipos de células y patrones de organización, destacando un principio de inhibición hasta ahora desconocido: las neuronas inhibidoras no actúan de forma aleatoria, sino que se dirigen con gran precisión a células excitadoras concretas, lo que sugiere un sistema de regulación mucho más sofisticado.
Además de ampliar el conocimiento sobre los mecanismos del pensamiento, las emociones y la conciencia, este trabajo abre nuevas posibilidades para estudiar enfermedades como el alzhéimer, el párkinson, el autismo o la esquizofrenia. «Estamos describiendo una especie de 'mapa de Google' del cerebro», señala Nuno da Costa, del Instituto Allen.
Forrest Collman, también del Instituto Allen, apunta que el programa BRAIN Connects de los Institutos Nacionales de Salud pretende superar los retos tecnológicos actuales para mapear un cerebro de ratón completo en la próxima década.
El avance se suma a otros recientes, como el conectoma completo de la mosca del vinagre y la reconstrucción de un fragmento de corteza humana, ambos en 2024. No obstante, Juan Lerma, del Instituto de Neurociencias de Alicante, asegura que «esto es lo mejor que se ha hecho, no tiene precedentes». Y subraya que este conocimiento también contribuirá al desarrollo de modelos de inteligencia artificial basados en redes neuronales reales.
