Lograr un completo mapeo del cerebro humano podría ayudarnos a revelar algunos de sus misterios, sin embargo nuestros cerebros son órganos demasiado complejos por lo que quizá tengamos que esperar un poco más para lograrlo. Pero eso no ha sido obstáculo para que los científicos logren dar un paso más allá para lograrlo.

Ahora, un equipo de científicos ha logrado crear una imagen en 3D de alta definición de un cerebro un poco más pequeño, el cerebro de una mosca de la fruta. Lo más sorprendente es que han logrado mostrar más de 100.000 neuronas, siendo hasta ahora el mapa cerebral más completo que haya sido creado.

Las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) poseen el tamaño aproximado de una semilla de amapola, pero por ser pequeños no dejan de ser increíblemente complejos. Y esta complejidad se reflejó en el arduo trabajo que tuvieron que realizar los científicos.

Para lograr tremenda hazaña, los investigadores combinaron aproximadamente 21 millones de imágenes tomadas en más de 7.000 porciones de cerebro.

El resultado ha sido una fantástica imagen que brinda mucho detalle acerca de la estructura y composición del cerebro de la mosca. Incluso ha sido posible ampliar las imágenes a escala nanométrica para analizar las vías neuronales individuales.

Los científicos esperan que este modelo permita ayudar a comprender de mejor manera cómo funcionan los cerebros y las neuronas, tanto en las moscas de la fruta como en los humanos.

En la siguiente imagen es posible observar toda la infinidad de formas en que las neuronas están conectadas. ¡Es realmente impresionante!

Crédito: Z. Zheng et al./Cell 2018

Davi Bock, del Howard Hughes Medical Institute (HHMI) en Maryland, dijo en un comunicado:

Nunca antes se había generado una imagen de todo el cerebro de la mosca con esta resolución que permite ver las conexiones entre las neuronas. Cada vez que miras imágenes con mayor resolución y más integridad, vas a descubrir cosas nuevas”.

Los investigadores utilizaron una técnica denominada «serial section transmission electron microscopy» (o «microscopía electrónica de transmisión de sección serial», en español) que permitió producir las imágenes.

En primer lugar tuvieron que cargar las membranas de las células con metales pesados, resaltando los contornos de las células y las sinapsis que las conectan. Luego, dispararon rayos de electrones en el cerebro. Los electrones se dispersaron y golpearon el metal, al igual que lo hacen los rayos X se bloquean cuando alcanzan el hueso.

Bock dijo en una declaración a la revista Discover:

Esto nos ha permitido ver los ‘hilos de espagueti’ que están enredados en el gran cuenco que es el cerebro”.

Además, se utilizaron cámaras de alta velocidad y dos sistemas personalizados para permitir que el proceso de recopilar millones de imágenes sea mucho más rápido. Debido a esto fue posible realizar un corte cerebral completo, que es cinco veces más rápido que lo logrado con anteriores configuraciones.

Los ingredientes adicionales aquí fueron dos cámaras de alta velocidad y dos sistemas personalizados para hacer que el proceso de recopilación de millones de imágenes sea mucho más rápido de lo normal.

Se podría producir un corte cerebral completo en menos de siete minutos, alrededor de cinco veces más rápido de lo que tomaría con las configuraciones anteriores.

Posteriormente, se inició el mapeo de todas las 100.000 neuronas del cerebro de la mosca de la fruta. Obviamente, esto tomará algún tiempo más, pero el proceso está en curso y ya está entregando resultados impresionantes.

El equipo ha rastreado la ruta de un grupo de neuronas hacia una parte del cerebro encargada de la memoria y el aprendizaje, denominada como «olfactory projection neurons» (o «neuronas de proyección olfativa», en español).

También lograron encontrar nuevas neuronas y una nueva vía de información anteriormente no identificada, y esto representa un mejor entendimiento de cómo es el aprendizaje de las moscas de la fruta.

Encontraron neuronas y una vía de información que no se ha identificado antes, lo que podría ayudarles a comprender cómo aprenden las moscas de la fruta.

Bock agregó:

La mosca de la fruta puede aprender y recordar. Ellas saben qué lugares son seguros y peligrosos. Tienen elaboradas secuencias de cortejo y arreglo personal”.

Lo más importante es que esta ha sido una investigación abierta, los datos obtenidos ahora están disponibles para que cualquier persona los descargue e investigue. Los científicos esperan que esto permita comprender de mejor manera el comportamiento de la mosca de la fruta, y aplicarlo en las actividades donde sea necesario.

Nos preguntamos si será posible aplicar esta misma técnica en cerebros humanos. A diferencia de las moscas de la fruta, el cerebro humano posee un millón de veces más neuronas en el cerebro, por lo que los procesos a realizar también aumentarán de forma significativa, lo que podría tomar muchos años.

Ahora, los científicos tienen muchos datos obtenidos de las imágenes del cerebro de la mosca de la fruta, y se dedicarán a estudiarlas y obtener la mayor cantidad de conocimiento de ellas.

El estudio científico ha sido publicado en Cell.

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