Un nuevo recurso permitirá a los científicos explorar la anatomía de un único cerebro en tres dimensiones con mucho mayor detalle que nunca, algo que sus creadores esperan sirva para guiar la misión de elaborar un mapa de la actividad cerebral en humanos. Este recurso, bautizado como BigBrain, forma parte del Proyecto del Cerebro Humano europeo y está disponible gratis en la Web para que lo usen los científicos.
Los investigadores que hay detrás de BigBrain, dirigidos por Katrin Amunts del Centro de Investigación Jülich y la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (Alemania) tomaron imágenes del cerebro de una mujer sana de 65 años ya fallecida usando resonancia magnética, para posteriormente introducirlo en parafina y cortarlo en 7.400 rodajas, cada una de 20 micrómetros de espesor. Cada rodaja se montó sobre una placa y se sacó una imagen digital de la misma usando un escáner plano.
Alan Evans, profesor del Instituto Neurológico de Montreal en la Universidad McGill de Montreal (Canadá) y autor sénior de un artículo que informa de los resultados en la revista Science, afirma que su equipo asumió "el reto técnico de intentar recomponer 7.500 láminas de film plástico" para formar un objeto tridimensional mediante el procesado de imágenes digitales. Muchas rodajas tenían pequeños desgarros, roturas y distorsiones, así que el equipo editó manualmente las imágenes para arreglar los daños mayores y después usaron un programa automatizado para los menores. Guiándose con imágenes de resonancia magnética anteriores y las relaciones entre las secciones vecinas, alinearon las secciones para crear un objeto continuo en 3D que representa un terabyte de datos.
Foto: Los investigadores usaron una herramienta llamada microtomo para cortar un cerebro en rodajas de 20 micrómetros de espesor.
Evans afirma que los atlas tridimensionales de la anatomía humana existentes suelen estar limitados por la resolución de las imágenes de resonancia magnética, que es de aproximadamente un milímetro. En cambio, el atlas de BigBrain hace posible acercarse hasta unos 20 micrómetros en cada dimensión. No es suficiente para analizar células cerebrales individuales, pero permite distinguir cómo se organizan las capas de células en el cerebro.
Joshua Sanes, neurocientífico de la Universidad de Harvard (EE.UU.) afirma que el proyecto representa un paso adelante para lograr la aspiración de los neurocientíficos de ver el cerebro humano "con la misma resolución celular con que podemos ver los cerebros de ratón o mosca". Pero aunque el atlas es un logro técnico que da una imagen sin precedentes de toda la anatomía de un cerebro, no puede responder a preguntas sobre la actividad cerebral o sus funciones, o sobre las conexiones entre las células del cerebro. Además, solo representa a un cerebro, así que no recoge las variaciones entre cerebros.
Pero Evans sostiene que puede ser un recurso importante para investigaciones futuras. Afirma que uno de los principales objetivos de varias iniciativas en to o al cerebro en todo el mundo, entre ellas este proyecto europeo y la incipiente iniciativa BRAIN de Estados Unidos (ver "El mapa de la actividad cerebral"), es integrar distintos tipos de datos sobre la estructura cerebral y su función, y crear modelos computacionales del cerebro para estudiar procesos como el desarrollo infantil o las enfermedades neurológicas. Evans sostiene que estos trabajos dependen de la existencia de una imagen clara de la anatomía del cerebro como referencia, y BigBrain puede servir de plataforma sobre la que colocar más información. "Es la nave nodriza", afirma.
Los investigadores tienen previsto dirigir estudios que integren BigBrain con otros tipos de datos, para analizar cuestiones del tipo de cómo se expresan los genes y cómo se distribuyen los neurotransmisores en el cerebro. Esperan poder repetir este trabajo en otros cerebros para empezar a ver cómo varían las estructuras de uno a otro.