"Conectomics"
Primeros pasos para la creación de mapas del cerebro
Modelos computacionales detallados de las conexiones del cerebro.
Noticias médicas
/ Publicado el 14 de julio de 2008
De la misma manera en que los científicos buscaron desentrañar los misterios del ADN a través de la determinación del genoma humano, ahora apuestan a la creación de modelos computacionales detallados de las conexiones del cerebro. La nueva disciplina, llamada conectomics, apunta a buscar vías para tratar males como el Alzheimer y el autismo.
Por Victoria Jaggard*
Neuroimágenes. Dan información sobre el funcionamiento, pero falta conocer cuestiones estructurales.
El primer mapa de alta resolución de las conexiones en la corteza cerebral reveló un “núcleo” estructural que parece jugar un rol vital en la comunicación dentro y entre las dos mitades del cerebro. Este núcleo es una región densamente interconectada de células nerviosas y fibras, ubicada en el interior de la corteza, casi en el centro del cerebro.
Los escáneres cerebrales muestran que esta misma región muestra actividad cuando el cerebro está descansando, lo que indica que ese núcleo tendría un papel en la coordinación de grandes flujos de información. Esta investigación es un primer paso de una nueva disciplina llamada connectomics, que aspira a crear modelos computacionales detallados de las conexiones cerebrales, similar a los genomas completos creados por los investigadores en ADN.
“El cerebro es una red de interconexiones, pero no se le ha dado a esa perspectiva la atención que merece en neurociencia. Los investigadores tienden a pensar en el cerebro como un set de módulos aislados”, dijo el co-autor del estudio, Olaf Sporns, de la Universidad de Indiana.
Establecer la correspondencia entre los circuitos nerviosos y las funciones podría ayudar a comprender si existen caminos para tratar ciertas enfermedades neurológicas. “El Mal de Alzheimer y el autismo se han asociado a problemas en las fibras del cerebro”, agregó Sporns. Y puntualizó que crear simulaciones por computadora de las redes cerebrales permitirá a los científicos dañar virtualmente ciertas áreas y observar los efectos en el cerebro como un todo.
Imágenes. Se estima que el cerebro humano posee unas 10 mil millones de neuronas, y estas células y sus conexiones están tan densamente “empaquetadas” que la tradicional resonancia magnética por imágenes (MRI) no puede mostrar neuronas y fibras nerviosas individuales.
Para descubrir las conexiones cerebrales, el co-autor del estudio, Patric Hagmann, de la Universidad de Lausanne en Suiza, usó una versión de la MRI llamada imágenes por difusión del espectro, que se basa en la difusión del agua. Siguiendo el recorrido del agua, su equipo estimó la orientación de los axones y creó el mapa de circuitos que conectan cientos de miles de neuronas. Luego Sporns y sus colegas usaron análisis computacionales para establecer centros en las redes neuronales donde se cruzan muchos paquetes de fibras. Se sorprendieron al encontrar que todos los participantes del estudio poseían el mismo núcleo estructural en la misma región de sus cerebros. El estudio se publicó en PLoS Biology.
*National Geographic.
Claves de la nueva disciplina
Según Olaf Sporns, de la Universidad de Indiana, el “diagrama del cableado de la corteza cerebral” es apenas el primer paso hacia la connectomics. Son varios los investigadores que trabajan para crear un mapa neural más completo, y él pronostica que esas versiones detalladas podrían aparecer en uno o dos años.
“El conectoma es muy deseable porque a pesar de que tenemos tanta información por las imágenes funcionales del cerebro, si no conocemos las bases estructurales estamos flotando en el aire”.
Igual que los científicos del genoma, buscan formas baratas de hacer mapas individuales de ADN, los expertos en conectomics están detrás de los mapas personalizados del cerebro. “Si es cierto que las conexiones se relacionan con las funciones, esas conexiones podrían ayudar a predecir y explicar la variación individual que vemos en las funciones cognitivas aún en cerebros sanos”, consluyó Sporns.