marzo 12, 2017

Mapa Detallado del Cerebro Humano – Últimos Avances





Un grupo de científicos se preparó para presentar los primeros resultados de un proyecto diseñado para crear el primer mapa detallado del cerebro humano.

La tecnología de creación de imágenes del cerebro está siendo desarrollada para el Proyecto de Conectoma Humano (HCP). Los investigadores también recogerán información genética y de comportamiento de los sujetos para construir una imagen completa de los factores que influencian a la mente humana.


Mapa del cerebro humano recibe una audaz actualización

El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle ha creado un exhaustivo mapa digital del cerebro humano que está disponible en acceso abierto y que fue publicado en The Journal of Comparative Neurology en setiembre de 2016.

El nuevo atlas cerebral del Instituto Allen combina la neuroimagen con la tinción de tejido para ofrecer un nivel de resolución sin precedentes.

Este proyecto, que se extendió por cinco años, se centró en un solo cerebro sano post mortem de una mujer de 34 años de edad. Los investigadores empezaron por una visión general: hicieron un escaneo completo del cerebro utilizando dos técnicas de imagen (resonancia magnética y difusión ponderada), lo que les permitió capturar tanto la estructura del cerebro en general, como la conectividad de las fibras cerebrales.

Después los investigadores tomaron el cerebro y lo cortaron en 2.716 rodajas para hacer un minucioso análisis celular. Luego tiñeron parte de las secciones con el tradicional tinte de Nissl para recopilar información sobre la arquitectura general celular. Seguidamente usaron dos tintes más para etiquetar selectivamente ciertos aspectos del cerebro, tales como los elementos estructurales de las células, fibras de la sustancia blanca y tipos específicos de neuronas.

Los investigadores también tomaron varios de los cortes teñidos con tinción de Nissl y los utilizaron para catalogar 862 estructuras cerebrales diferentes, incluyendo nuevas subregiones del tálamo y la amígdala, además de otras dos estructuras que anteriormente solo se habían descrito en primates no humanos.

El paso clave de la creación de este completo atlas del cerebro fue combinar los datos de imágenes cerebrales a gran escala y en alta resolución con un mapeo detallado a nivel celular, además de las anotaciones de los investigadores respecto a las estructuras cerebrales que identificaron.

Según los investigadores este esfuerzo marca un avance sustancial en la comprensión de la anatomía del cerebro. Nunca ha existido un mapa completo del cerebro humano como material de referencia en una pieza disponible para quienquiera que estudie una parte del cerebro, y esto es una parte completamente esencial a la hora de hacer investigación.

El atlas será una herramienta particularmente valiosa para los neurólogos, quienes pueden utilizarlo como un punto de partida común, para luego añadir niveles adicionales con anotaciones sobre sus criterios para dividir el cerebro.

El mapa completo está disponible en internet. Se puede acceder al atlas a través de un portal, por el cual la gente puede navegar y pasar del nivel macro al nivel celular.


Un nuevo mapa del cerebro identifica 97 regiones desconocidas del córtex

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en un nuevo mapa del cerebro en alta resolución, publicado en la revista Nature en julio 2016, descubren 97 regiones hasta ahora desconocidas del córtex: el área encargada del lenguaje, la percepción sensorial y el pensamiento abstracto, entre otras funciones.

Identificar con precisión la arquitectura del cerebro humano, sus conexiones y la función de cada una de sus estructuras es uno de los objetivos más esquivos para la neurociencia, limitada en ese campo por las dificultades técnicas.

La mayoría de los mapas existentes reflejan una característica neurológica específica y están basados en el estudio de un número reducido de individuos.

Como parte del Proyecto Conectoma Humano los investigadores han creado un mapa a partir de múltiples tipos de imágenes cerebrales de 210 adultos sanos. Su trabajo divide cada hemisferio en 180 áreas corticales específicas, 97 de las cuales han descrito por primera vez.

Hasta ahora, los mapas elaborados a partir de los datos de unas pocas personas no encajaban en otros individuos, debido a las diferencias entre cada cerebro en particular.

Los científicos han comprobado en esta ocasión con 210 pacientes distintos que sus proyecciones permiten identificar con precisión las distintas regiones a pesar de la variabilidad entre individuos. Algunas de las áreas identificadas hasta ahora se ponen en funcionamiento cuando una persona desarrolla una actividad particular.

Gran parte de las regiones no ejercen una única función, sino que coordinan información procedente de diversas fuentes para regular comportamientos complejos.

Este avance permite tener un atlas de referencia que permitirá a los investigadores interesados en la estructura cerebral, sus funciones y su conectividad trabajar con un marco común.

Los investigadores subrayan que el trabajo permitirá al resto de la comunidad científica avanzar en la comprensión de desórdenes como el autismo, la esquizofrenia y la epilepsia. Gracias al nuevo mapa detallado, los científicos serán capaces de comprender las diferencias entre los cerebros de pacientes con esas dolencias y las personas sanas.


Mapa del cerebro con imágenes digitales a escala nanoscópica

Científicos de la Universidad de Harvard han logrado desarrollar un mapa con imágenes digitales a escala nanoscópica del cerebro humano publicado en la revista Cell en octubre 2015. Un avance que ha permitido descubrir aspectos de las conexiones entre axones y dendritas que contradicen las ideas sobre las sinapsis más aceptadas hasta ahora.

La necesidad de observar el cerebro a una escala mayor llevó a utilizar microscopios electrónicos para crear imágenes digitales de los tejidos y reconstruir modelos en 3D de los axones, las dendritas y las sinapsis del proceso.

Los científicos también tuvieron que crear una infraestructura digital basada en la arquitectura en pipeline para conseguir imágenes, algo que supuso la mayor parte del tiempo de desarrollo del proyecto.

Conseguidas las imágenes, se construyó con ellas una base de datos que permite observar las muestras una y otra vez sin tener que diseccionar un cerebro real para responder a cada pregunta.

Por otra parte, lo detallado del modelo supone una gran ventaja, dado que el estudio se realiza sobre muestras muy pequeñas, del orden de 40x40x40 micrones. Una vez obtenida esa imagen, el equipo trabajó aún más sobre ella, hasta reconstruir un área de unos 1500 micrones cúbicos. El micrómetro o micra es una unidad de longitud equivalente a una millonésima parte de un metro.

La densidad de las conexiones en muestras tan pequeñas fue la primera gran sorpresa que se llevaron los investigadores. En la muestra se producían 1,500 sinapsis, procedentes de 1,500 células nerviosas que no solo trabajaban con axones y dendritas de esta parte del cerebro, sino también de otras colindantes. Si se mira imágenes del cerebro tomadas con sistemas de alta resolución, donde cada píxel representa un milímetro cúbico, habría un billón de sinapsis en cada uno de esos píxeles.

Respecto a la morfología de axones y dendritas, y la manera en que ambas están conectadas, se pensaba que las espinas dendríticas buscan conseguir información de tantos axones diferentes como sea posible, pero encontraron muchos casos en los que el mismo axón se conecta con diferentes espinas de una misma dendrita.

Esto podría significar un cambio enorme en la forma de ver las conexiones. El descubrimiento de que los axones no buscan conectarse con dendritas distintas, sino que en muchas ocasiones prefieren realizar múltiples conexiones con la misma  a pesar de tener otras dendritas disponibles incluso más cerca , demuestra que el proceso no es casual, sino que sigue unos mecanismos propios que aún no se han descubierto.


Mapa 3D del cerebro humano es 50 veces más detallado

Investigadores de la Universidad Heinrich Heine de Dusseldorf (Alemania) y de la Universidad McGill en Montreal (Canadá), han creado un mapa del cerebro humano totalmente 3D publicado en la revista Science en 2013.

La investigación forma parte del Proyecto Europeo del Cerebro Humano, que dedica 1.000 millones de euros a tratar de desarrollar un modelo computerizado del cerebro.

El modelo conocido como “BigBrain” muestra el cerebro a una resolución de 20 micro metros lo cual puede detallar el mismo hasta 50 veces más, superior a modelos anteriores que imitaban un escáner tradicional del cerebro, y muestra las neuronas individuales y las conexiones que existen entre ellas a un nivel de detalle microscópico. Sus creadores, comenzaron el proyecto en 2003.

El equipo eligió el cerebro de una donante fallecida de 65 años porque no tenía señales claras de enfermedad degenerativa u otros daños. El mapa fue creado a partir de 7.400 láminas, cada una más fina que el cabello.

Se pone a disposición del público de forma gratuita a través de una web que se llama CBRAIN Portal con el objetivo de facilitar el trabajo de investigadores de todo el mundo.


¿ En qué consiste un mapeo cerebral ?

Las técnicas para obtener imágenes del cerebro han alcanzado gran precisión gracias a la neuro-tecnología moderna. Hoy en día es más fácil detectar afecciones como epilepsia, cáncer o enfermedad de Alzheimer a través de mapas cerebrales que nos permiten conocer el funcionamiento de tan importante órgano.

El mapeo cerebral incorpora tanto formas invasivas  sin incisión quirúrgica alguna  como no invasivas para visualizar la función eléctrica del cerebro y representarla gráficamente.


¿ Para qué sirven los mapas cerebrales ?

La evolución en las investigaciones sobre el cerebro ha dado grandes saltos a partir de 1968, cuando se logró obtener la primera imagen de diagnóstico no invasiva del órgano rector del sistema nervioso. Los rayos X revolucionaron la Medicina haciendo posible ver a detalle las vías sanguíneas y corteza del cerebro.

Sin embargo, en aquel entonces era inconcebible observar regiones internas y estructuras relacionadas con alteración de movimientos y trastornos del sueño, la conducta o el aprendizaje; mucho menos detectar con exactitud algún tumor y la manera en que afectaba las zonas cercanas.

Por fortuna, los detallados estudios de mapeo cerebral han evolucionado y gracias a ello ha sido más fácil conocer las redes neuronales que conforman al cerebro, determinar su funcionamiento y diagnosticar anomalías cerebrales.


Mapa interactivo en 3D del cerebro humano

El mapa completo interactivo en 3D del cerebro humano permite estudiar tanto su anatomía como la forma en que se ve afectado por diferentes enfermedades.

Una de las ventajas del sitio web es su sencillo funcionamiento. Nada más acceder a la web del proyecto se encontrará una completa explicación sobre el cerebro (en inglés). Una representación en 3D del cerebro humano permite pulsar en las diferentes zonas del mismo para conocer de qué partes se tratan.

La web también nos facilita el estudio en profundidad de la anatomía del cerebro. Para ello, solo tenemos que hacer clic en el botón situado en la parte superior de la interfaz y seleccionar en qué zona nos queremos centrar (por defecto se estudia el cerebro completo).

Además, la web también permite consultar la forma en la que distintas enfermedades afectan al cerebro humano.

Se puede acceder al mapa interactivo a través del siguiente enlace.


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