Una representación artística de más de 1000 células de un mapa cerebral, con cada neurona de un color diferente
El Instituto Allen
El mapa 3D más grande y completo de un mamífero cerebro Hasta la fecha ofrece una visión sin precedentes de cómo las neuronas se conectan y funcionan. El nuevo mapa, que captura un milímetro cúbico de la corteza visual de un ratón, permitirá a los científicos estudiar la función cerebral en detalle extraordinario, lo que puede revelar ideas cruciales sobre cómo la actividad neural da forma al comportamiento, cómo surgen los rasgos complejos como la conciencia e incluso lo que significa ser humano.
“Nuestros comportamientos finalmente surgen de la actividad en el cerebro, y el tejido cerebral comparte propiedades muy similares en todos los mamíferos”, dice el miembro del equipo Forrest Collman en el Allen Institute for Brain Science en Seattle. “Esta es una razón por la que creemos que las ideas sobre la corteza del ratón pueden generalizarse a los humanos”.
El logro: algo que biólogo Francis Crick dijo que en 1979 era “imposible” – Tomó siete años completar e involucrar a 150 investigadores de tres instituciones. Comenzó con un equipo que grababa actividad neuronal de una porción de la corteza visual de un mouse, que no era más grande que un grano de arena, ya que veía películas y clips de YouTube.
Luego, un segundo grupo diseccionó esa misma región cerebral, dividiéndola en las capas 1/400 el ancho de un cabello humano, y tomó fotos de cada rebanada. Debido a la naturaleza delicada de la estructura, el proceso de corte no pudo detenerse por mucho tiempo, por lo que el equipo tomó turnos. “Pasamos 12 días y 12 noches seccionando este cubo de tejido milímetro en casi 30,000 capas”, dice el miembro del equipo Nuno da costatambién en el Instituto Allen.
A partir de ahí, un tercer equipo usó AI Para rastrear todas las celdas y reconstruir cada corte en un mapa 3D. “Fue como pedirle a AI que hiciera el libro para colorear más duro del mundo”, dice Collman. “Tienes 100 millones de imágenes en tres dimensiones y cada celda tiene que colorear con un crayón diferente. La IA tiene que decidir dónde comienza una celda y la siguiente se detiene”.
Estos datos finalmente se combinaron con la actividad funcional registrada al comienzo del proyecto para que lo que el mouse estaba viendo pudiera vincularse con la actividad correspondiente en el cerebro. El mapa resultante ilustra la asombrosa complejidad del cerebro. A pesar de su tamaño diminuto, contenía más de 200,000 células con 4 kilómetros de ramas entre ellas, y 523 millones de sinapsis uniendo las células.
Los datos ya son suposiciones desafiantes sobre cómo se comunican las neuronas, revelando que no solo se dirigen a las células cercanas, sino que buscan activamente otras células dedicadas a procesar los mismos estímulos visuales.
Los investigadores esperan que su mapa cierre algunas de las brechas en el conocimiento entre la actividad neuronal y los comportamientos, eventualmente ayudando a desentrañar rasgos complejos como la inteligencia. “Es un trabajo innovador el que será invaluable para la comunidad científica”, dice Nathalie Rochefort en la Universidad de Edimburgo, Reino Unido.
Más allá de sus aplicaciones inmediatas, DA Costa dice que incluso podríamos probar Teorías de la conciencia. “Si alguien tiene una teoría de la conciencia, podría hacer preguntas sobre estos datos, lo que podría apoyar su teoría o rechazarlo”.
El trabajo se basa en otro estudio publicado el año pasado que mapeó cada neurona del cerebro de mosca adulta – Un avance que ya ha revolucionado el campo, dice Rochefort. Por ejemplo, ha ayudado a los científicos Comprender mejor los ritmos circadianos que afectan todo Del sueño al metabolismo.
Ella dice que este nuevo mapa será invaluable, lo que permite a los investigadores hacer comparaciones entre este y otros mapas de diferentes especies para examinar qué células, principios de cableado y propiedades funcionales son específicas de una especie o conservadas en varias de ellas, “finalmente arrojando luz sobre lo que nos hace humanos”.
El proyecto se publica en una serie de Ocho documentos en las revistas de la naturaleza.
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