Imagine ser capaz de acercarse a observar diversas células del cerebro, como lo hace el zoom en los mapas mundiales de Google que le permite ver las casas en una calle. No hay que olvidar que el cerebro es considerado como la estructura más compleja del universo con 86 mil millones de neuronas. Ahora es posible efectuar tal zoom con un nuevo atlas del cerebro cuya resolución es sin precedentes.
Bautizado como “BigBrain”, es el mapa cerebral más detallado del mundo. Científicos canadienses y alemanes lo lograron disecando el órgano en 7.400 láminas para luego reconstruirlo en tres dimensiones.
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Un equipo de científicos ha diseccionado un cerebro humano en 7.400 láminas finísimas y después lo han reconstruido para crear el mapa cerebral más detallado del mundo en tres dimensiones.
El proyecto «Big Brain» que tomó el cerebro de una mujer de 65 años y lo diseccionó en láminas de 20 micrómetros de grosor, muestra la anatomía del cerebro en detalle microscópico, casi a nivel celular, dijeron los científicos que realizaron el trabajo. Un micrómetro, o micrón, es la millonésima parte de un metro.
La resultante referencia del cerebro en 3D permitirá a los investigadores de todo el mundo estudiar el órgano a un nivel de detalles físicos sin precedentes, allanando el camino para lograr una mejor comprensión de cómo funcionan procesos como el conocimiento o las emociones y cómo se desarrollan las enfermedades del cerebro.
«Esta es la gran ciencia que llega al cerebro», dijo el médico Alan Evans, profesor en el Instituto Neurológico de Montreal de la Universidad McGill de Montreal, Canadá, quien codirigió el estudio.
«Estos datos revolucionarán nuestra capacidad de comprender la organización interna del cerebro«. Evans
«BigBrain es el primer modelo del cerebro humano en 3D que es una representación realista de este órgano con todas las células y estructuras cerebrales. » Profesor Karl Zilles, Jülich Aachen Research Alliance en Alemania
El experto en imágenes cerebrales del Instituto Nacionales de Salud, Dr. Joseph Masdeu compara los antiguos modelos a una biblioteca a la que le faltarían varios libros. BigBrain, el «atlas del cerebro», viene a completar los datos faltantes al ser 50 veces más preciso que cualquier otro tipo de reproducción del cerebro humano.
Aunque los científicos han creado referencias cerebrales en el pasado y las han utilizado para estudiar cómo se relaciona la forma física con la señalización química del cerebro y la composición genética, éste es el primer mapa en 3D que ofrece este tipo de detalles, con una resolución espacial de 20 micrómetros, más pequeño que el tamaño de un fino hilo de cabello.
Hasta ahora, los científicos sólo habían sido capaces de estudiar el cerebro en una escala de cerca de un milímetro por un milímetro por un milímetro, dijo Evans a los periodistas en una teleconferencia.
«Ahora hemos logrado una escala 50 veces más pequeña en las tres dimensiones. Esto cambia el juego en términos de nuestra capacidad para distinguir propiedades estructurales y fisiológicas muy delgadas del cerebro humano». Evans
Dado que la disección y reconstrucción del «BigBrain» fueron creadas con un órgano muerto, los científicos dijeron que la mejor forma de imaginarlo era como un tipo de andamio que proporciona un marco en tres dimensiones para que se pueda analizar la información del cerebro vivo.
Un trabajo de precisión
Después de aplicarle cera al cerebro y dejarlo reposar en una solución química durante unos meses, los investigadores utilizaron una herramienta especial llamada ‘microtome’, para cortar el cerebro en lonchas finas. Los científicos diseccionaron un cerebro de una mujer, sobre el cual sólo se sabía que no presentaba signos de enfermedad o daño cerebral.
Luego lo habían incrustado en cera de parafina, en más de 7.400 láminas. Una ardua tarea que necesitó de centenares de horas de trabajo en laboratorio.
El profesor del Instituto de Neurología de Montreal en la Universidad McGill, Alan Evans, tenía la misión de reconstruir el cerebro en un todo coherente, haciendo corrección de errores de escaneo, uno por uno.
«Piensen en 7.000 secciones [envoltorio de plástico] de Saran Wrap que se retorcían y se desgarraban. » Dr. Evans
Después, montaron las secciones de 20 micrómetros de grosor en láminas, tiñéndolas para detectar las estructuras celulares y después las digitalizaron con un escáner de alta resolución para que pudiera reconstruirse el modelo cerebral en 3D. Tardaron unas 1.000 horas en reunir los datos.
El futuro del BigBrain
La precisa resolución anatómica debería aportar conocimiento a los científicos sobre las bases neurobiológicas de cognición, lenguaje, emociones y otros procesos cerebrales.
Aunque algunos errores pueden resultar del método BigBrain, la salida del atlas provoca un cierto entusiasmo en el mundo de la investigación neurológica.
El neurólogo John Mazziotta, de la Universidad de California, piensa ya en los resultados personalizados que se podrán obtener mediante la combinación de BigBrain con datos provenientes de imágenes de menor resolución.
El siguiente paso es hacer de BigBrain este «andamiaje anatómico» de las estructuras cerebrales y circuitos neuronales, lo más accesible posible.
Puesto pronto en línea en el portal CBRAIN, BigBrain podrá ser utilizado de forma gratuita según las necesidades de los investigadores, sobre todo para comprender mejor las enfermedades cerebrales como el Alzheimer o el Parkinson.
«Los investigadores lograron sobrepasar los límites de la tecnología actual«, dijo Peter Stern, editor de la revista Science, donde se publicó el trabajo.
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