Una investigación reciente, llevada a cabo por neurocientíficos e informáticos de la Universidad de Princeton, el Instituto Allen y la Facultad de Medicina de Baylor, ha revelado un diagrama de cableado del cerebro que muestra representaciones digitales de 200.000 células cerebrales y 500 millones de conexiones neuronales.

Este proyecto, denominado Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS) –Inteligencia Automática de Redes Corticales–, se crea con el propósito de extraer información del cableado del cerebro para mejorar el aprendizaje automático. 

Cableado cerebral

El estudio revela más que eso, muestra que los datos obtenidos se pueden utilizar en el campo de la neurociencia para comprender cómo el cerebro transmite información a lo largo de circuitos definidos e incluso para tratar trastornos cerebrales relacionados con alteraciones del cableado cerebral. Al respecto, el investigador del Instituto Allen y uno de los científicos principales de MICrONS, Clay Reid, expresa:

Básicamente, estamos tratando un circuito cerebral como una computadora, y nos hicimos tres preguntas: ¿Qué hace? ¿Cómo está conectado? ¿Cuál es el programa? Se hicieron experimentos para ver literalmente la actividad de las neuronas, para ver cómo calculan. Las reconstrucciones que presentamos nos permiten ver los elementos del circuito neural: las células cerebrales y el cableado, con la capacidad de seguir los cables hasta mapear las conexiones entre las células. El paso final es interpretar esta red, momento en el que podemos decir que podemos leer el programa del cerebro”.

Este método detalla a profundidad nuestras células cerebrales

El MICrONS detalla a profundidad cómo trabajan nuestras células cerebrales, específicamente muestra representaciones gráficas de neuronas con zarcillos, astrocitos, vasos sanguíneos, así como otros componentes internos de una determinada célula. De hecho, esta investigación es única en su tipo, puesto que revela datos que no se habían compartido hasta ahora en ningún otro artículo.

De igual modo, MICrONS captura circuitos locales completos y formas 3D casi completas de neuronas individuales de la corteza cerebral. En este caso, la información se obtuvo después de estimular el cerebro de un roedor con imágenes o película con escenas naturales.

“Algunas neuronas hacen conexiones a distancias increíblemente largas, enviando sus axones por todo el cerebro, y esas conexiones de larga distancia no están representadas por completo en este conjunto de datos. Pero el volumen milimétrico cúbico se eligió para capturar circuitos en múltiples áreas del cerebro involucradas en la visión y al mismo tiempo capturar la estructura de tantas neuronas completas como fuera posible”, se destaca en el artículo.

Un arduo trabajo

Como parte del proyecto, los investigadores dividieron la pieza del cerebro en aproximadamente 27 mil cortes. Eso les permitió capturar 150 millones de imágenes a través microscopios electrónicos personalizados. Posteriormente, esas imágenes se segmentaron en celdas y de acuerdo a sus componentes internos, lo cual les permitió “detectar límites neuronales e identificar asociaciones sinápticas. Cada paso se distribuyó en supercomputadoras que funcionaban durante días”.

Como resultado obtuvieron representaciones digitales de 200 mil celulares cerebrales y 500 millones de conexiones neuronales. En efecto, se espera que estos hallazgos permitan estudiar más a fono como funciona una de las áreas más extensas de nuestro cerebro: la corteza cerebral.

Referencia:

Scientists unveil brain wiring diagram with 200,000 cells and a half-billion connections. https://medicalxpress.com/news/2021-08-scientists-unveil-brain-wiring-diagram.html

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