Después de 12 años de trabajo, un gran equipo de investigadores del Reino Unido, EE. UU. y Alemania ha completado el mapa cerebral más grande y complejo hasta la fecha, que describe cada conexión neuronal en el cerebro de una larva de mosca de la fruta.
Aunque no se acerca al tamaño y la complejidad de un cerebro humano, aún cubre unas respetables 548.000 conexiones entre un total de 3.016 neuronas.
El mapeo identifica los diferentes tipos de neuronas y sus vías, incluidas las interacciones entre los dos lados del cerebro y entre el cerebro y la médula espinal. Esto acerca a los científicos a la comprensión de cómo los movimientos de las señales de neurona a neurona conducen al comportamiento y al aprendizaje.
“Si queremos entender quiénes somos y cómo pensamos, parte de eso es entender el mecanismo del pensamiento”. dice
“Y la clave para eso es saber cómo se conectan las neuronas entre sí”.
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Para crear este magnífico mapa multifuncional, llamado conectoma, los investigadores escaneó miles de cortes del cerebro de la mosca de la fruta bebé con un microscopio electrónico de alta resolución. Luego juntaron las imágenes y las agregaron a los datos que ya habían recopilado, marcando meticulosamente todas y cada una de las conexiones entre las neuronas.
Eso incluye tanto las células que se comunican entre sí dentro de cada mitad del cerebro como las que se comunican entre los dos hemisferios, lo que hace posible estudiar en profundidad las interacciones en todo el cerebro.
Los hemisferios del cerebro tienen funciones únicas e importantes, pero no se comprende bien cómo integran y utilizan la información de cada lado para el comportamiento y la cognición complejos.
“La forma en que está estructurado el circuito cerebral influye en los cálculos que el cerebro puede hacer”, explica neurocientífica Marta Zlatic de la Universidad de Cambridge.
“Pero, hasta este punto, no hemos visto la estructura de ningún cerebro excepto el del gusano redondo”. Caenorhabditis elegansel renacuajo de un cordado bajo y la larva de un anélido marino, todos los cuales tienen varios cientos de neuronas”.
Recientemente, los científicos han logrado un progreso significativo en el registro del cerebro humano y el seguimiento de la actividad neuronal en ratones, pero la atención se ha centrado en regiones específicas y la tecnología actual aún no está lo suficientemente avanzada como para completar un conectoma para animales más grandes como los humanos.
Sin embargo, Zlatic explica“Todos los cerebros son similares, todos son redes de neuronas interconectadas, y todos los cerebros de todas las especies tienen que realizar muchos comportamientos complejos: todos necesitan procesar información sensorial, aprender, seleccionar acciones, navegar en sus entornos, elegir alimentos, reconocer su congéneres, escapar de los depredadores, etc.”.
Moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) son un modelo de investigación científica popular debido a sus características fáciles de estudiar, sus cerebros complejos pero compactos y porque comparten muchas similitudes biológicas con nosotros los humanos.
En particular, se determinó que las estructuras de conexión que observaron los investigadores eran más repetitivas entre las neuronas entrantes y salientes en la parte del cerebro que nos permite aprender y recordar lo que hemos aprendido.
También encontraron que algunas de las características identificadas funcionaban de manera similar a algunas redes informáticas para el aprendizaje automático.
“Lo que aprendimos sobre el código de las moscas de la fruta tendrá implicaciones para el código de los humanos”. estados Vogelstein. “Eso es lo que queremos entender: cómo escribir un programa que conduzca a una red cerebral humana”.
El equipo sugiere que el próximo paso será aprender más sobre la estructura neuronal involucrada en ciertas funciones de comportamiento, como el aprendizaje y la toma de decisiones, y observar la actividad de todo el conectoma mientras el insecto está activo.
El primer esfuerzo para mapear un cerebro fue un estudio de 14 años de C. elegans que comenzó en la década de 1970. Produjo un mapa incompleto del cerebro del gusano redondo y, finalmente, les valió a los científicos un premio Nobel.
“Han pasado 50 años y este es el primer conectoma cerebral. Es una bandera en la arena que podemos hacer esto”, Vogelstein dice.
“Todo ha estado funcionando hasta esto”.
La investigación ha sido publicada en la revista Ciencia.