Google recrea una pequeña parte del cerebro humano con tecnología 3D

Un grupo de científicos de Harvard y Google ha logrado hacer un mapa tridimensional muy detallado de una parte del cerebro humano.

Esa pequeña porción del órgano es de un milímetro cúbico pero en realidad está lleno de detalles impresionantes: contiene alrededor de 57.000 células, como las que usamos para pensar y sentir; 230 milímetros de vasos sanguíneos; y cerca de 150 millones de puntos de conexión, llamados sinapsis, que ayudan a que las células del cerebro se “hablen” entre sí.

Aunque este mapa de Google Research y del Labotario Lichtman de Harvard solo muestra una parte muy pequeña del cerebro, que es muchísimo más grande, es la imagen más clara y detallada que tenemos hasta ahora de cómo es por dentro nuestro cerebro.

Para crear este mapa tan fino y preciso, el equipo de investigación cortó un pedacito de tejido cerebral en 5,000 partes muy delgadas y las examinó una por una con un microscopio especial muy rápido.

Después, usaron una técnica de inteligencia artificial para ensamblar estas capas finísimas como si fueran un rompecabezas digital, marcando cada uno de los detalles. Todo este proceso generó una cantidad enorme de información, sumando 1,4 petabytes.

Para darte una idea, 1 petabyte equivale a 1,000 terabytes o un millón de gigabytes.Imagina el espacio de almacenamiento de más de 3,000 discos duros de computadora de 500 gigabytes cada uno. Esto muestra la enormidad y complejidad de los datos que manejaron, solo para mapear una minúscula fracción del cerebro.

Existen muchos otros atlas cerebrales, pero la mayoría proporciona datos de resolución mucho más baja. A nanoescala, los investigadores pueden rastrear el cableado del cerebro, una neurona a la vez, hasta las sinapsis, los lugares donde se conectan.

“Para comprender realmente cómo funciona el cerebro humano, cómo procesa la información, cómo almacena los recuerdos, en última instancia necesitaremos un mapa con esa resolución”, dice Viren Jain, investigador científico senior de Google y coautor del artículo.

Para elaborar este detallado mapa cerebral, el grupo de investigación tuvo que superar varios retos. El primero de ellos fue la obtención del tejido cerebral necesario para el estudio.

Dado que el cerebro empieza a degradarse enseguida tras el fallecimiento, el tejido de cadáveres no era adecuado para su propósito. Por ello, decidieron utilizar un fragmento de tejido obtenido de una mujer con epilepsia, que se extrajo durante una operación destinada a disminuir sus crisis.

Con la muestra en mano, los investigadores necesitaron fijarla en resina para después cortarla en finísimas capas, cada una con un grosor mil veces menor que un cabello humano. Posteriormente, capturaron imágenes de estas secciones mediante un microscopio electrónico de alta velocidad, creado específicamente para este estudio.

El siguiente obstáculo vino por el lado informático. “Tienes todos estos cables recorriendo todas partes en tres dimensiones, haciendo todo tipo de conexiones diferentes”, explicó Jain.

Para enfrentar esto, el equipo de Google empleó un modelo de aprendizaje automático que permitiera reconstruir las capas cortadas, alinearlas adecuadamente, aplicar un código de colores a los ‘cables’ y detectar sus conexiones. Esta tarea resultó ser más complicada de lo esperado. “Si cometes un solo error, todas las conexiones vinculadas a ese cable serán erróneas”, señaló Jain.

Seth Ament, neurocientífico de la Universidad de Maryland dijo que es “lo más cercano a la verdad que podemos obtener en este momento” pero advierte que se trata de una única muestra de cerebro tomada de un único individuo.

El mapa se ha puesto a disposición del público de forma gratuita a través de un sitio web denominado Neuroglancer, con el propósito de servir como una herramienta que otros científicos pueden emplear para realizar sus propias investigaciones.

“Ahora, cualquier persona que tenga interés en explorar la corteza cerebral humana a este grado de detalle tiene la posibilidad de acceder directamente a los datos. Es posible que revisen estructuras específicas para verificar su precisión y, posteriormente, divulguen sus descubrimientos”, menciona Jain.