Un equipo de investigadores de Google ha dado a conocer el mapa más detallado del cerebro humano jamás creado. Este mapa, que abarca solo un milímetro cúbico de tejido cerebral, aproximadamente el tamaño de medio grano de arroz, revela neuronas individuales y sus complejas conexiones. La cantidad de datos necesaria para este mapa asciende a 1.4 petabytes.
A pesar de la pequeña muestra, los investigadores han hecho hallazgos significativos. Por ejemplo, han descubierto que algunas conexiones neuronales se enredan en nudos, algo nunca visto antes. “Nos sorprende encontrar estos nudos gigantes en las neuronas,” comenta Viren Jain, científico de Google.
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El equipo de Jain también ha comenzado a estudiar cerebros de ratones. Estos animales pueden aportar respuestas a grandes preguntas sobre el cerebro humano, como el almacenamiento de recuerdos, el reconocimiento de rostros y objetos, y el funcionamiento durante el sueño. El científico señala que una de las mayores limitaciones para entender el cerebro es la falta de datos detallados.
¿Qué tan complejo es el cerebro?
Con alrededor de 86 mil millones de neuronas y más de 100 billones de sinapsis, el cerebro humano es una red intrincada que nos permite interactuar con el mundo. Crear un “conectoma” o mapa de estas conexiones puede ofrecer claves sobre cómo funciona el cerebro y por qué fallan ciertos procesos en enfermedades neurológicas.
Es por eso, que hace una década, Google Research formó el equipo de Connectomics para enfrentar los desafíos técnicos del mapeo cerebral. Desde entonces, han desarrollado tecnologías que facilitan el procesamiento, análisis y distribución de grandes volúmenes de datos neuronales.
Por ejemplo, utilizan redes de relleno de inundación y algoritmos avanzados como SegCLR para identificar y seguir las neuronas de manera automatizada. Además, herramientas como TensorStore y Neuroglancer permiten manejar y visualizar estos datos masivos.
Actualmente, mapear todo el conectoma del cerebro humano requeriría una cantidad de datos que excede las capacidades tecnológicas actuales. Jain estima que esto necesitaría miles de millones de dólares y siglos de trabajo. Por eso, los investigadores se centran en partes más manejables, como grandes secciones de cerebros de animales pequeños o fragmentos de cerebros más grandes.
En 2020, el equipo mapeó la mitad del cerebro de una mosca de la fruta, detallando las conexiones entre 25,000 neuronas. También han creado conectomas para partes del cerebro del pinzón cebra y larvas de pez cebra. En mayo, publicaron un mapa detallado de un milímetro cúbico de tejido cerebral humano en la revista Science.
Ahora, los investigadores trabajan con instituciones como Harvard y Princeton para mapear el hipocampo del ratón, que es crucial para la memoria y la navegación espacial. Aunque el cerebro de un ratón es significativamente más pequeño que el humano, mapearlo sigue siendo un reto técnico enorme, con un conjunto de datos que podría alcanzar entre 20,000 y 30,000 terabytes.
Google explicó que si el proyecto tiene éxito, sería la primera vez que se mapea una parte significativa del hipocampo de un mamífero. Este avance podría ofrecer nuevas perspectivas sobre el funcionamiento del cerebro y las causas de diversas enfermedades mentales. Jain está entusiasmado con el potencial de estos mapas para mejorar nuestra comprensión de cómo se forman los recuerdos y qué ocurre en condiciones neurológicas.
Imagen: onurdongel
