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Atlas tridimensional detallado de un cerebro humano
Un nuevo recurso permitirá a los científicos explorar la anatomía de un solo cerebro en tres dimensiones con mucho más detalle que antes, una posibilidad que sus creadores esperan guiará la búsqueda para mapear la actividad cerebral en humanos. El recurso, denominado BigBrain, se creó como parte del programa europeo Proyecto Cerebro Humano y es disponible gratuitamente en línea para que lo utilicen los científicos.
Hacer conexiones: Las protuberancias en este modelo tridimensional de una neurona son terminales presinápticas, puntos donde la célula formará conexiones con otras neuronas.
Los investigadores detrás del BigBrain, dirigidos por Katrin Amunts en el Centro de Investigación Jülich y la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf en Alemania, tomaron imágenes del cerebro de una mujer sana de 65 años fallecida mediante resonancia magnética y luego incrustaron el cerebro en cera de parafina y lo cortaron. en 7,400 rebanadas, cada una de solo 20 micrómetros de grosor. Cada rebanada se montó en un portaobjetos y se tomó una imagen digital utilizando un escáner de superficie plana.
Alan Evans , profesor del Instituto Neurológico de Montreal de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, y autor principal de un artículo que informa sobre los resultados en la revista Ciencias , dice que su equipo asumió el desafío técnico de intentar unir 7.500 hojas de envoltura de Saran en un objeto tridimensional mediante el procesamiento de imágenes digitales. Muchos cortes tenían pequeños cortes, rasgaduras y distorsiones, por lo que el equipo editó manualmente las imágenes para corregir los principales signos de daño y luego utilizó un programa automatizado para correcciones menores. Guiados por imágenes de resonancia magnética tomadas previamente y las relaciones entre las secciones vecinas, luego alinearon las secciones para crear un objeto 3-D continuo que representa aproximadamente un terabyte de datos.
Cortado: Los investigadores utilizaron una herramienta llamada micrótomo para cortar un cerebro en rodajas de 20 micrómetros de espesor.
Evans dice que los atlas tridimensionales existentes de la anatomía del cerebro humano suelen estar limitados por la resolución de las imágenes de resonancia magnética, aproximadamente un milímetro. El atlas de BigBrain, por el contrario, permite hacer zoom a unos 20 micrómetros en cada dimensión. Eso no es suficiente para analizar células cerebrales individuales, pero permite distinguir cómo se organizan las capas de células en el cerebro.
Joshua Sanes, un neurocientífico de la Universidad de Harvard, dice que el proyecto representa un paso hacia la realización de la aspiración de los neurocientíficos de mirar el cerebro humano con el tipo de resolución celular [con la que] podemos mirar los cerebros de ratones o moscas. Pero si bien el atlas es un logro técnico que brinda una vista sin precedentes de la anatomía del cerebro completo, no puede responder preguntas sobre la actividad o función del cerebro, o sobre las conexiones entre las células cerebrales. El atlas también representa solo un cerebro, por lo que no captura la variabilidad entre cerebros.
Pero Evans dice que puede ser un recurso importante para futuras investigaciones. Uno de los objetivos más importantes de varias iniciativas cerebrales en todo el mundo, incluido el proyecto europeo y la naciente Iniciativa BRAIN en los EE. UU. (Ver The Brain Activity Map), es integrar diferentes tipos de datos sobre la estructura y función del cerebro, dice, y crear modelos computacionales del cerebro para estudiar procesos como el desarrollo infantil o enfermedades neurológicas. Evans dice que ese trabajo depende de tener una imagen clara de la anatomía del cerebro como referencia, y BigBrain puede servir como una plataforma en la que se puede mapear otra información. Es la nave nodriza, dice.
Los investigadores planean realizar estudios que integren BigBrain con otros tipos de datos, examinando cuestiones como cómo se expresan los genes y cómo se distribuyen los neurotransmisores en el cerebro. Esperan repetir este trabajo en otros cerebros para comenzar a ver cómo varían sus estructuras.