Un avance sin precedentes: mapean en detalle un diminuto fragmento del cerebro de ratón
Un grupo internacional de científicos ha logrado un hito en la neurociencia al mapear, con una precisión sin precedentes, un milímetro cúbico de la corteza cerebral de un ratón. Este fragmento, del tamaño de un grano de arena, contiene aproximadamente 200,000 células, 500 millones de sinapsis y más de cuatro kilómetros de conexiones neuronales. El trabajo marca un punto de inflexión en el estudio del cerebro y representa el mapa cerebral más grande y detallado realizado hasta la fecha.
El estudio forma parte del ambicioso proyecto MICrONS (siglas en inglés de Inteligencia Artificial a partir de Redes Corticales), considerado uno de los experimentos más complejos en la historia de la neurociencia. Los resultados fueron publicados en la revista Nature y abren nuevas vías para comprender cómo se genera la cognición y el comportamiento en seres humanos.
Una cartografía cerebral que revoluciona la comprensión de la mente
“Dentro de esa diminuta partícula se encuentra toda una arquitectura, como un bosque exquisito”, describe el neurocientífico Clay Reid, del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro de Seattle. Este microcosmos neuronal permite no solo validar teorías previas sino también descubrir patrones completamente nuevos.
Comprender cómo se conectan y comunican las neuronas es crucial para descifrar los mecanismos de la mente humana. Tal como afirma Nuno da Costa, coautor del estudio, “nuestra inteligencia y nuestra mente son expresiones de la estructura física del cerebro”. Por eso, este avance podría transformar las hipótesis actuales sobre cómo se implementa la inteligencia en los cerebros de los mamíferos.
Comparaciones con otros mapas cerebrales previos
Hasta ahora, se habían cartografiado cerebros más simples, como el de la larva de la mosca de la fruta (con unas 3,000 neuronas) o el del adulto de esa misma especie (con 140,000 neuronas). Pero este nuevo mapeo del cerebro de ratón, que representa una fracción mucho menor del tamaño del cerebro humano, supera todos los logros previos en la conectómica, la disciplina que estudia las conexiones neuronales.
Como referencia, en 2023 se logró mapear un milímetro cúbico del cerebro de un paciente con epilepsia, identificando 57,000 células y 150 millones de sinapsis. Este y el nuevo estudio definen juntos la frontera actual de la conectómica en mamíferos.
Cómo se logró el mapa más detallado del cerebro hasta la fecha
La investigación fue un trabajo colaborativo de más de 150 neurocientíficos. Primero, científicos de la Facultad de Medicina de Baylor registraron la actividad cerebral del ratón mientras observaba videos de YouTube. Luego, el Instituto Allen dividió la muestra en más de 24,000 capas ultrafinas, cada una más delgada que un cabello humano. Finalmente, la Universidad de Princeton utilizó inteligencia artificial para reconstruir cada célula y conexión en una imagen virtual tridimensional.
Este proceso generó un volumen de datos de 1.6 petabytes, el equivalente a ver video en alta definición durante 22 años seguidos. La comparación visual ofrecida por los investigadores ilustra el logro: “Es como un Google Maps del cerebro”, donde se pueden ver no solo las autopistas principales, sino también cada calle, casa, habitación y puerta del sistema nervioso.
La corteza cerebral, clave para entender lo que nos hace humanos
La elección de estudiar la corteza cerebral no fue casual. Esta región está relacionada con funciones como la percepción sensorial, el lenguaje y la toma de decisiones. Según Da Costa, es posiblemente la estructura más crucial que nos define como humanos, debido a su enorme expansión en nuestro cerebro.
Un patrón común en todos los mamíferos
Investigadores de Harvard destacan que, aunque estas funciones parecen distintas, todas se basan en un patrón repetido en diferentes áreas corticales. Así, estudiar la corteza de un ratón ayuda a entender cómo opera nuestro propio cerebro. Lo comparan con analizar distintos modelos de motores para comprender cómo funciona el motor de combustión: la mecánica fundamental es compartida.
Descubrimientos innovadores y sus posibles aplicaciones futuras
Los primeros hallazgos ya están sorprendiendo a la comunidad científica. Por ejemplo, se ha identificado un nuevo principio de inhibición neuronal. Contrario a lo que se pensaba, las neuronas inhibidoras no actúan de forma aleatoria, sino que muestran una gran selectividad y colaboran en red para suprimir la actividad de las células excitatorias.
Esta información es crucial para el desarrollo de nuevos tratamientos contra enfermedades neurológicas. Según Da Costa, si se logra vincular ciertas células inhibidoras con patologías específicas, se podrían crear fármacos dirigidos a subconjuntos concretos de la red neuronal o mejorar los tratamientos actuales entendiendo mejor a qué células están afectando.
Opiniones de expertos y el camino hacia el futuro
Para Rafael Yuste, de la Universidad de Columbia y promotor de la Iniciativa BRAIN, este trabajo representa “uno de muchos ladrillos en el edificio del conocimiento del cerebro”. A su vez, el investigador Juan Lerma, del Instituto de Neurociencias CSIC-UMH, asegura que esta investigación “sienta las bases de principios funcionales que antes solo se suponían” y es solo “la punta del iceberg” de lo que está por venir.
El gran desafío ahora es integrar este mapa detallado con el conocimiento previo sobre los tipos celulares del cerebro, otro de los logros del proyecto BRAIN, para comprender plenamente cómo surgen las conexiones a partir de cada tipo de neurona.
Un paso de gigante hacia el entendimiento de la mente
El avance conseguido con este mapeo no solo proporciona una herramienta poderosa para estudiar la cognición y la conciencia, sino que también promete revolucionar la investigación médica en áreas como el Alzheimer, la epilepsia, el autismo y otras enfermedades neurológicas.
Con este hito, la ciencia da un paso más en el camino para descifrar los secretos del órgano más complejo del cuerpo humano: el cerebro. Y aunque aún queda mucho por descubrir, este trabajo marca un antes y un después en nuestra capacidad para entender cómo pensamos, sentimos y actuamos.
