Google y Harvard presentaron el mapa cerebral 3D más completo del mundo

lunes, 7 de junio de 2021 · 00:26

EE.UU. Un equipo de científicos de la prestigiosa universidad de Harvard y del gigante tecnológico Google acaba de crear un increíble y fascinante mapa cerebral codificado por colores de casi 4.000 axones entrantes que se conectan a una sola neurona.


La región mapeada abarca las diversas capas y tipos de células de la corteza cerebral, una región de tejido cerebral asociada con la cognición de nivel superior, como el pensamiento, la planificación y el lenguaje. Según Google, es el mapa cerebral más grande con este nivel de detalle hasta la fecha, y está disponible gratuitamente en línea.


Para hacer el mapa, los investigadores cortaron el tejido dividido en 5.300 secciones, cada una de 30 nanómetros de grosor, y las fotografiaron con un microscopio electrónico de barrido a una resolución de 4 nanómetros. Los 225 millones de imágenes resultantes se alinearon computacionalmente y se cosieron nuevamente en una representación digital en 3D de la región.


Asimismo, según detallaron los ingenieros especializados en inteligencia artificial, los algoritmos de aprendizaje automático segmentaron células individuales y clasificaron sinapsis, axones, dendritas, células y otras estructuras, y los humanos verificaron su trabajo. El equipo investigador también publicó un documento preimpreso sobre el mapa en el sitio de preimpresiones científicas bioArxiv.


En 2020, Google y el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes fueron noticia cuando mapearon de manera similar una parte del cerebro de una mosca de la fruta. Ese mapa, en ese momento el más grande hasta ahora, cubría unas 25.000 neuronas y 20 millones de sinapsis. Además de apuntar al cerebro humano, en sí mismo notable. El nuevo mapa, presentado en estos días, incluye decenas de miles de neuronas y 130 millones de sinapsis. Ocupa 1,4 petabytes de espacio en disco.


En comparación, más de tres décadas de imágenes satelitales de la Tierra del programa Landsat de la NASA requieren 1.3 petabytes de almacenamiento. Las colecciones de imágenes cerebrales en las escalas más pequeñas son como “un mundo en un grano de arena”, dijo Clay Reid del Instituto Allen a Nature, citando a William Blake en referencia a un mapa anterior del cerebro del ratón.


Todo eso, sin embargo, es solo una millonésima parte del cerebro humano. Es decir, todavía faltan años para un mapa igualmente detallado de todo el asombroso órgano. Aun así, el trabajo muestra qué tan rápido se mueve el campo. Un mapa de esta escala y detalle hubiera sido inimaginable hace unas décadas.


En colaboración con el Laboratorio Lichtman de la Universidad de Harvard, el equipo investigador ahora publicó el conjunto de datos “H01” , una representación de 1,4 petabytes de una pequeña muestra de tejido cerebral humano, junto con el documento complementario, “Un estudio conectómico de un fragmento de petaescala de humanos corteza cerebral“. Se obtuvieron imágenes de la muestra H01 a una resolución de 4 nm mediante microscopía electrónica de sección en serie, reconstruido y anotado mediante técnicas computacionales automatizadas, y analizado para obtener información preliminar sobre la estructura de la corteza humana.


El conjunto de datos comprende datos de imágenes que cubren aproximadamente un milímetro cúbico de tejido cerebral e incluye decenas de miles de neuronas reconstruidas, millones de fragmentos de neuronas, 130 millones de sinapsis anotadas, 104 células revisadas y muchas estructuras y anotaciones subcelulares adicionales, todo fácilmente accesible con la interfaz del navegador Neuroglancer H01 es hasta ahora la muestra más grande de tejido cerebral fotografiado y reconstruido con este nivel de detalle, en cualquier especie, y el primer estudio a gran escala de la conectividad sináptica en la corteza humana que abarca múltiples tipos de células en todas las capas de la corteza.. Los objetivos principales de este proyecto son producir un recurso novedoso para estudiar el cerebro humano y mejorar y escalar las tecnologías de conectómica subyacentes.


¿Qué es la corteza humana?


La corteza cerebral es la capa superficial delgada del cerebro que se encuentra en los animales vertebrados y que ha evolucionado más recientemente, mostrando la mayor variación de tamaño entre los diferentes mamíferos (es especialmente grande en los humanos). Cada parte de la corteza cerebral tiene seis capas, con diferentes tipos de células nerviosas (p. Ej., Espinosas estrelladas) en cada capa. La corteza cerebral juega un papel crucial en la mayoría de las funciones cognitivas de nivel superior, como el pensamiento, la memoria, la planificación, la percepción, el lenguaje y la atención. Aunque ha habido algunos avances en la comprensión de la organización macroscópica de este tejido tan complicado, su organización a nivel de las células nerviosas individuales y sus sinapsis interconectadas es en gran parte desconocida. (Infobae)

Comentarios