Parece obra de locos: tajar un cerebro, como no lo haría el más hábil carnicero, escanear cada una de las 7.404 delgadísimas partes y luego unirlas.
Mediante un sofisticado procedimiento investigadores alemanes y canadienses rebanaron el cerebro de 1.392 gramos de una mujer fallecida de 65 años, extraído a las 14 horas del deceso, logrando dividirlo en 7.404 secciones histológicas tras un proceso de preservación de cinco meses en formalina y otros cuidados que tomaron más tiempo.
Cada sección cortada tiene una resolución espacial de 20 micrómetros, más pequeña que la más delgada tira de un cabello, llegando casi a nivel celular.
BigBrain. Un modelo de cerebro humano en 3-D, el más avanzado puesto a disposición de la ciencia para conocer más de cerca los secretos de ese centro de comando humano.
"Se pasaron los límites de la tecnología actual", expresó Peter Stern, editor senior de Science, la revista donde fue publicado el sorprendente avance neurocientífico.
Frente a los modelos existentes, la resolución espacial lograda es 50 veces más fina.
"Ha sido un esfuerzo extraordinario para ensamblar las imágenes de más de 7.400 secciones, cada una con sus propias distorsiones, cortes y divisiones, en un volumen 3-D coherente", indicó Alan Evans, autor senior, profesor del Instituto Neurológico de Montreal en la Universidad McGill.
Por primera vez se podrá explorar en 3-D la anatomía de su citoarquitectura. Servirá como un atlas de circuitos celulares, de capas y subcapas de la corteza cerebral.
Cada una de las piezas fue escaneada y medida y luego unidas reduciendo todos los problemas que el corte pudo producir, produciendo un completo modelo en 3-D.
Pero ¿para qué servirá este avance? Lo más simple: para generar conocimiento, como dijo Katrin Amunts, directora del Institute of Neuroscience and Medicine (INM-1) y del C. and O. Vogt Institute of Brain Research en Heinrich Heine University en Düsseldorf.
Utilidad
"Como una consecuencia de su evolución, la corteza cerebral humana está muy doblada". Esa es la razón por la que, explicó, en algunas áreas el grosor de la corteza solo se puede determinar de manera imprecisa por imágenes de resonancia magnética.
Ese grosor cambia durante la vida de la persona y también resulta afectado por procesos neurodegenerativos como los asociados a la enfermedad de Alzheimer.
Ahora gracias a la resolución de BigBrain se podrá entender mejor la estructura normal de distintas áreas funcionales del cerebro, como la corteza motriz o la región importante para el aprendizaje y la memoria "e incluso podremos medir numerosas propiedades estructurales", agregó la neurocientífica.
Hasta hoy, los cerebros de referencia no permitían ver más allá del plano macroscópico. BigBrain permite una resolución más fina que 1 milímetro, la de los estudios de resonancia magnética. Tanto que las imágenes resultantes revelan diferencias en el patrón laminar entre las distintas áreas.
Las imágenes de resonancia no suministran detalles, no permiten la integración de la información en los niveles de las capas corticales, columnas, microcircuitos o las células más grandes.
Complejidad
La tarea de construir el BigBrain no resultó nada sencilla y demandó más de 1.000 horas de trabajo.
En el artículo en Science, los autores relataron los retos asumidos, que fueron más allá del alto número de dobleces de la corteza cerebral: el gran número de áreas, la gran variabilidad entre cerebros y el tamaño, pues contiene 86.000 millones de neuronas y el mismo número de células gliales (células del sistema nervioso que apoyan la función de las neuronas).
Al compararlo, por ejemplo, con cerebros de roedores o invertebrados, el cerebro humano es muy complejo: el volumen de su corteza es unas 7.500 veces más grande que el de un ratón y la cantidad de materia blanca es 53.000 veces mayor que en ratones.
Tal es la diferencia que los datos recientes de un cerebro de ratón digitalizado sumaban 8 terabites, mientras que la creación de un modelo humano similar resultaría en cerca de 21.000 terabites.
El nuevo cerebro de referencia es parte del Proyecto Europeo del Cerebro Humano y permitirá a los neurocientíficos redefinir los mapas tradicionales de comienzos del siglo 20.
La idea es "repetir este proceso en otros cerebros de modo que podamos cuantificar la variabilidad de la citoarquitectura", dijo Evans.
Los datos serán integrados con los mapas de alta resolución de la conectividad de la materia blanca en cerebros de personas muertas. "Esto nos permitirá explorar la relación entre la microanatomía cortical y la conectividad de las fibras", expresó Amunts.
Un avance por la salud de la humanidad.
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