La investigación reveló patrones inéditos de organización cerebral, incluyendo nuevos tipos de células neuronales y un sofisticado sistema de inhibición neuronal selectiva.
Un consorcio internacional de investigadores ha conseguido cartografiar con extraordinario detalle un milímetro cúbico de corteza cerebral de ratón, un volumen comparable a un grano de arena pero que contiene toda una compleja arquitectura neuronal.
Este minúsculo fragmento alberga aproximadamente 200,000 células cerebrales, 500 millones de conexiones sinápticas y más de cuatro kilómetros de intrincado cableado neuronal, según revela el estudio publicado en la prestigiosa revista Nature.
El proyecto, denominado MICrONS (Inteligencia Artificial a partir de Redes Corticales), representa el esfuerzo más ambicioso hasta la fecha en el campo de la conectómica, la disciplina que estudia las conexiones neuronales.
La investigación, que ha requerido el trabajo coordinado de más de 150 científicos durante varios años, ha superado todos los límites tecnológicos previos en el mapeo cerebral.
Para lograr este nivel de detalle sin precedentes, los investigadores del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle, en colaboración con instituciones como la Facultad de Medicina de Baylor y la Universidad de Princeton, desarrollaron una metodología innovadora que combinó técnicas de vanguardia.
Primero registraron la actividad neuronal en ratones vivos mientras observaban diversos estímulos visuales, luego cortaron el tejido cerebral en más de 24,000 finísimas láminas -cada una mil veces más delgada que un cabello humano- y finalmente utilizaron inteligencia artificial para reconstruir digitalmente todo el entramado neuronal.
Este proceso generó una cantidad colosal de datos -1.6 petabytes, equivalente a ver contenido en alta definición de forma continua durante 22 años- que ahora servirán como base para numerosas investigaciones futuras.
Entre los hallazgos más importantes del estudio se resalta el descubrimiento de nuevos principios de organización neuronal que desafían las teorías establecidas. Los investigadores identificaron patrones previamente desconocidos en el funcionamiento de las células inhibidoras, revelando que su acción es mucho más selectiva y sofisticada de lo que se creía.
"Hemos encontrado que estas células no actúan de forma aleatoria, sino que muestran una especificidad notable en sus conexiones, formando redes altamente organizadas", explica Clay Reid, neurocientífico principal del proyecto. Este nivel de detalle en el mapeo permite a los científicos verificar hipótesis antiguas y descubrir características completamente nuevas de la arquitectura cerebral, algo que Reid compara con tener "un Google Maps del cerebro que muestra no solo las autopistas principales, sino cada calle, cada casa e incluso cada puerta y ventana".
La elección de estudiar específicamente la corteza cerebral no fue casual, como señala Nuno da Costa, coautor de la investigación: "Esta región es posiblemente la estructura más crucial que nos define como humanos, debido a su expansión evolutiva y su papel en funciones cognitivas superiores".
Aunque el volumen analizado es insignificante comparado con las dimensiones del cerebro humano completo, los principios organizativos descubiertos en el cerebro del ratón son altamente extrapolables, ya que comparte la misma arquitectura básica con todos los mamíferos.
Según los investigadores de Harvard que comentan el estudio en Nature, entender la corteza cerebral es como comprender los principios fundamentales de un motor estudiando diferentes modelos de automóviles: aunque existen variaciones, la mecánica subyacente sigue los mismos patrones básicos.
Las implicaciones de este avance científico son profundas y multifacéticas. A corto plazo, el mapa neuronal servirá como referencia fundamental para estudiar enfermedades neurológicas y psiquiátricas, cuyos síntomas a menudo reflejan alteraciones en la conectividad cerebral.
"Las enfermedades del cerebro son en última instancia el resultado de cambios en su estructura física", señala da Costa, destacando cómo este conocimiento podría guiar el desarrollo de terapias más precisas.
A más largo plazo, la comprensión detallada de estos circuitos neuronales podría inspirar nuevos algoritmos de inteligencia artificial basados en principios biológicos reales, acercándonos a replicar aspectos de la cognición humana.
Expertos independientes como Rafael Yuste, de la Universidad de Columbia, califican este logro como "un tour de force técnico con una riqueza extraordinaria de resultados", mientras que Juan Lerma, del Instituto de Neurociencias CSIC-UMH, lo describe como "un paso de gigante largamente esperado en la comprensión del cerebro".
Aunque representa solo la punta del iceberg en el camino hacia descifrar completamente el funcionamiento cerebral, este mapeo sin precedentes establece un nuevo estándar en neurociencia y acerca a la humanidad a responder algunas de las preguntas más profundas sobre la naturaleza de la conciencia, la inteligencia y lo que nos hace humanos.
El siguiente gran desafío, según los científicos, será integrar estos hallazgos con los recientes avances en clasificación de tipos neuronales, creando una imagen cada vez más completa de ese órgano misterioso.
