Un proyecto pionero de la Universidad de Harvard y Google ha elaborado el mapa más detallado de las conexiones del cerebro humano hasta la fecha. Este avance se centra en un milímetro cúbico de corteza cerebral, extraído de un paciente durante una cirugía de epilepsia en 2014. A lo largo de una década, un equipo de biólogos y expertos en aprendizaje automático ha analizado meticulosamente esta pequeña muestra de tejido, que contiene aproximadamente 57.000 células. y 150 millones de sinapsis. Su trabajo representa un avance importante en la ciencia del cerebro, ya que proporciona un nivel de detalle sin precedentes en la comprensión del cableado del cerebro.
Técnicas avanzadas de mapeo
Proceso Yo empecé Utilizando tinción de tejido cerebral con metales pesados, que se unen a las membranas grasas de las células, haciéndolas visibles bajo un microscopio electrónico. Luego, el tejido se incrustó en resina y se cortó en secciones extremadamente delgadas, cada una de sólo 34 nanómetros de espesor. Esta técnica transformó un problema 3D complejo en un problema 2D más manejable, lo que dio como resultado un conjunto de datos masivo de 1,4 petabytes. Para ensamblar estos cortes 2D en un modelo 3D coherente, el equipo utilizó algoritmos de aprendizaje automático desarrollados en colaboración con Google. Esto incluyó alinear imágenes automáticamente y segmentar diferentes tipos de células, aunque se requirieron ajustes manuales para mejorar la precisión de estas secciones.
Visiones y desafíos
El mapa resultante revela una gran cantidad de información sobre la estructura celular del cerebro. Identificó neuronas que contienen más de 50 sinapsis, un detalle que antes se había pasado por alto y que puede ser crucial para comprender el procesamiento cortical. Sin embargo, el proyecto enfrenta desafíos, como verificar manualmente una gran cantidad de datos para corregir errores de segmentación. Algunas células, como las estructuras ovaladas irreconocibles y las células enredadas, permanecen oscuras. Estas anomalías pueden proporcionar nuevos conocimientos, pero requieren más investigación.
Implicaciones para futuras investigaciones.
El mapa cerebral ahora está disponible públicamente, lo que abre nuevas vías de investigación. Son prometedores para mejorar nuestro conocimiento sobre los trastornos de salud mental, como la esquizofrenia, y pueden inspirar mejoras en la inteligencia artificial mediante la simulación de funciones cerebrales. Los proyectos futuros incluyen ampliar esta investigación para incluir cerebros completos de ratones y regiones adicionales del cerebro humano, lo que podría conducir a mayores avances en la neurociencia y campos relacionados.