El Cerebro en 3D: avances en Neurología y Tecnología

Un equipo de científicos de Alemania y Canadá desarrollaron el primer modelo digital en 3D y de alta resolución de un cerebro humano. Se le ha dado el nombre de “Gran Cerebro” y ofrece una visión detallada de la anatomía cerebral a nivel microscópico.

El cerebro humano es sumamente complicado y único. Estudiar este órgano es un gran desafío, debido a que involucra escalas diminutas y comprende gran cantidad de procesos que ocurren simultáneamente. Por eso, el modelo de cerebro en 3D es un gran aporte para los investigadores.

Un avance sin precedentes

La creación del Gran Cerebro fue un proceso muy difícil que tomó 10 años. Para hacerlo realidad los académicos realizaron cortes en el cerebro de una mujer de 65 años. Generaron un total de 7.400 secciones, cada una con un grosor equivalente a la mitad de un cabello.

Estas capas se tiñeron con reactivos especiales para resaltar los detalles anatómicos. Después, se escaneó cada segmento en alta definición para transferir la información a un sistema informático. Finalmente, todas las capas escaneadas se recompusieron digitalmente y el resultado fue un modelo que captura 80.000 millones de neuronas.

Los detalles del proceso fueron publicados en la revista Science. Estará disponible de forma gratuita para neurocientíficos. La profesora Katrin Amunts, del Centro de Investigaciones Jülich en Alemania, comparó el Gran Cerebro con Google Earth, indicando que permite explorar detalles anatómicos de manera inédita.

Interés creciente

La creación del Gran Cerebro muestra el creciente interés por la investigación neurocientífica. Hay otro proyecto llamado Human Connectome Project en Estados Unidos que tiene un propósito similar.  Cuenta con un presupuesto de aproximadamente 37 millones de dólares y busca mapear las interconexiones en el cerebro.

Así mismo, la Unión Europea propuso la creación un programa, con un presupuesto de 1.500 millones de dólares. El objetivo es crear un modelo de cerebro utilizando tecnología informática.

Nuevos hitos

Un equipo de investigadores de Google y Harvard logró mapear y reconstruir casi todas las células y sus conexiones en un pequeño volumen de tejido cerebral. Este trabajo también dio lugar a un modelo 3D. Este ofrece una visión detallada de la estructura interna del cerebro. Revela conexiones neuronales y estructuras que antes eran invisibles.

Los investigadores utilizaron herramientas avanzadas de inteligencia artificial. Así lograron crear un modelo interactivo del tejido cerebral que abarca un total de 1.4 petabytes de datos. Esta es la mayor recopilación de información sobre la estructura cerebral a esta escala que se ha hecho hasta ahora.

El equipo también compartió este mapeo cerebral con la comunidad científica de manera gratuita. El propósito es facilitar futuros descubrimientos y mejorar la comprensión del cerebro humano. Esta herramienta puede ofrecer información crucial sobre aspectos como la formación de la memoria y ayudar a desentrañar las causas de trastornos neurológicos, como el autismo y el Alzheimer.

Una hazaña científica

Los investigadores de Google y Harvard emplearon microscopía electrónica para capturar imágenes de un pequeño fragmento de tejido y lograron una resolución impresionante. El total de información recopilada equivale a 1.400 terabytes de datos.

Los datos se analizaron mediante técnicas y algoritmos diseñados específicamente para este proyecto. El resultado fue una reconstrucción tridimensional que abarca casi todas las células y procesos presentes en la muestra.

El siguiente objetivo del equipo es investigar la formación del hipocampo en ratones. Esta es una región cerebral fundamental para el aprendizaje y la memoria. Los investigadores indicaron que si logran establecer un protocolo para la creación de un cerebro de ratón completo, podrían aplicarlo directamente en investigaciones relacionadas con el autismo.

También señalaron que el nivel de comprensión actual sobre el cerebro es limitado. Aunque hay conocimiento acumulado sobre las manifestaciones externas del comportamiento y algunas moléculas involucradas, solo hasta ahora se está visualizando el cableado neuronal en detalle. Este avance será decisivo para comprender el órgano más complejo conocido: el cerebro.

Aplicaciones en la Neurociencia

Los avances en tecnología 3D no solo han beneficiado a la neurología clínica, sino que también han abierto nuevas vías de investigación en neurociencia. Los científicos pueden observar cómo las redes neuronales se activan en tiempo real y cómo diferentes áreas del cerebro se comunican entre sí. Esto ha llevado a una mejor comprensión de enfermedades como el Alzheimer, la esquizofrenia y el autismo, y ha impulsado el desarrollo de nuevas terapias y tratamientos.

Realidad Aumentada y Virtual

La realidad aumentada (RA) y la realidad virtual (RV) están comenzando a jugar un papel importante en la educación y la investigación en neurología. Estas tecnologías permiten simular entornos y situaciones interactivas que pueden ser utilizados para la formación de estudiantes de medicina y profesionales de la salud. Además, la RV puede ser utilizada en terapias de rehabilitación, ayudando a pacientes a recuperar habilidades motoras y cognitivas en un entorno controlado y motivador.

La combinación de la neurociencia con la tecnología moderna ofrece un futuro prometedor en la búsqueda de respuestas a algunas de las preguntas más intrigantes sobre nuestra mente y comportamiento.

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