Metodología avanzada: microscopía e IA en neurociencia

Redacción El Monitor

Científicos han descifrado un milímetro cúbico del cerebro de un ratón con la complejidad de un universo entero, revelando 84.000 neuronas y 500 millones de sinapsis que podrían transformar la neurociencia moderna.

A partir de una diminuta muestra de tejido, no mayor que una semilla de chía, científicos han logrado un objetivo que en el pasado parecía inalcanzable: dibujar un mapa de alta resolución de la estructura y las conexiones entre las células cerebrales de un ratón, un "hito" para la neurociencia.

Esto ha sido posible gracias al trabajo de siete años de un equipo de más de 150 neurocientíficos e investigadores de diversas instituciones, agrupados en el proyecto MICrONS. Aún basado en datos de un solo milímetro cúbico de tejido, este diagrama –aseguran los científicos– es el más grande y detallado del cerebro de un mamífero hasta la fecha.

El esquema de cableado y sus datos, con alrededor de 84.000 neuronas y unos 500 millones de sinapsis, están disponibles gratuitamente a través del Explorador MICrONS, con un tamaño de 1,6 petabytes (equivalente a 22 años de vídeo HD continuo). Estos ofrecen "información sin precedentes" sobre la función cerebral y la organización del sistema visual.

Los avances de MICrONS, para los que se han utilizado herramientas de inteligencia artificial, se publican este miércoles (09.04.2025) en diez artículos en Nature y Nature Methods, y "marcan un hito para la neurociencia, comparable al del Proyecto Genoma Humano en su potencial transformador", resume David A. Markowitz, coordinador del trabajo.

Y es que un mapa de la conectividad, la forma y la función neuronal a partir de una porción del cerebro del tamaño de un grano de arena no es solo "una maravilla científica", sino un paso hacia la comprensión de los esquivos orígenes del pensamiento, la emoción y la conciencia.

Pero, además, tiene implicaciones para trastornos como el alzhéimer, el párkinson, el autismo y la esquizofrenia, que implican interrupciones en la comunicación neuronal.

"Si tienes una radio averiada y tienes el diagrama del circuito, estarás en mejor posición para arreglarla", apunta en un comunicado Nuno da Costa, del Instituto estadounidense Allen. "Estamos describiendo una especie de 'mapa de Google' o plano de este grano de arena. En el futuro, podremos usarlo para comparar el cableado cerebral de un ratón sano con el de un modelo de enfermedad".

Para completar este atlas, científicos de la Escuela de Medicina de Baylor (EE. UU.) utilizaron microscopios especializados para registrar la actividad cerebral de una porción diminuta de la corteza visual del ratón mientras este veía diversos vídeos.

Posteriormente, investigadores del Instituto Allen tomaron ese milímetro cúbico del cerebro y lo dividieron en más de 25.000 finísimas capas, y usaron una serie de microscopios electrónicos para recoger imágenes de alta resolución de cada porción.

Finalmente, otro equipo de la Universidad de Princeton (EE. UU.) utilizó inteligencia artificial y aprendizaje automático para reconstruir las células y conexiones en un volumen tridimensional.

Combinado con los registros de la actividad cerebral, el resultado es el diagrama del cableado y mapa funcional del cerebro más grande hasta la fecha, con más de 200.000 células –84.000 neuronas–, cuatro kilómetros de axones (ramificaciones que se conectan con otras células) y 523 millones de sinapsis (puntos de conexión entre las células).