Mapa pionero de todas las neuronas de un cerebro adulto

Se ha logrado confeccionar el primer diagrama completo de todas las neuronas de un cerebro adulto y todas las conexiones entre ellas. Debido a la enorme complejidad de este tipo de labor, el cerebro escogido ha sido el de una mosca, que solo tiene 139.255 neuronas y unos 50 millones de conexiones entre ellas.

El logro es obra de un extenso consorcio internacional de cerca de 300 científicos, llamado FlyWire Consortium, y se ha materializado en dos estudios, publicados en la revista académica Nature. Uno se titula “Neuronal wiring diagram of an adult brain” y el primer firmante es Sven Dorkenwald, de la Universidad de Princeton en New Jersey, Estados Unidos. El otro se titula “Whole-brain annotation and multi-connectome cell typing of Drosophila” y el primer firmante es Philipp Schlegel, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Reino Unido. El consorcio incluye científicos de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, la de California en Los Ángeles (Estados Unidos), la de Vermont en Estados Unidos y otras entidades.

El nuevo mapa de neuronas, de una mosca de la fruta, es el primero de todas las neuronas de un cerebro de un animal adulto dotado de locomoción avanzada y capacidad visual. En trabajos anteriores, se logró elaborar mapas de neuronas de cerebros enteros mucho más pequeños, por ejemplo, el de una larva de mosca de la fruta, que tiene solo 3.016 neuronas, y el de un gusano nematodo, que tiene 302 neuronas.

El nuevo mapa es un primer y decisivo paso hacia la confección de mapas de otros cerebros más grandes y complejos. Pero ya representa un provechoso avance en sí mismo, puesto que la mosca de la fruta se usa ampliamente en investigaciones como organismo modelo, de modo que el mapa de su cerebro podrá emplearse en estudios sobre otros cerebros, incluyendo el humano.

Reproducción en 3D del conjunto de unas 140.000 neuronas en el cerebro de hembra de mosca de la fruta examinado. (Imagen: FlyWire.ai (datos); Philipp Schlegel / University of Cambridge / MRC LMB (representación))

El cerebro entero de una mosca mide menos de un milímetro. Los investigadores partieron de un cerebro femenino cortado en siete mil cortes de solo 40 nanómetros de grosor cada uno, previamente escaneados mediante microscopía electrónica de alta resolución.

Analizar más de 100 terabytes de datos de imagen para extraer las formas de unas 140.000 neuronas y 50 millones de conexiones entre ellas es una labor demasiado grande para ser realizada exclusivamente por humanos. Por esa razón, los investigadores se sirvieron de la ayuda de una inteligencia artificial, desarrollada en la Universidad de Princeton, para identificar y cartografiar las neuronas y sus conexiones entre sí. Luego, los datos fueron verificados cuidadosamente por los científicos humanos, con ayuda de voluntarios del público en general.

El consorcio FlyWire ha puesto toda la base de datos del mapa de neuronas de la mosca a disposición de toda la comunidad científica. (Fuente: NCYT de Amazings)