Crean el primer mapa tridimensional del cerebro

Una reconstrucción tridimensional digital de cerebro humano completo, llamada BigBrain, por primera vez muestra la anatomía del cerebro a detalle microscópico -a una resolución espacial de 20 micras, más pequeño que el tamaño de un cabello-, que supera a la de los cerebros existentes actualmente en el dominio público. La nueva herramienta está a disposición de la comunidad científica para avanzar en el campo de la neurociencia.

Investigadores de Alemania y Canadá, que colaboraron en el modelo del cerebro de ultra-alta resolución, presentan su trabajo en la edición del 21 de junio de la revista Science, publicada por la AAAS, la sociedad científica internacional sin fines de lucro.

Los autores empujaron los límites de la tecnología actual , dijo el editor en jefe de Science, Peter Stern, sobre el esfuerzo científico internacional.

Tal resolución espacial supera a la de los cerebros de referencia disponibles en la actualidad por un factor de 50 en cada una de las tres dimensiones espaciales .

Los sofisticados métodos modernos de procesamiento de imágenes revelan una visión sin precedentes de los muy finos detalles de la microestructura del cerebro humano o nivel celular. La herramienta anatómica permitirá el mapeo citoarquitectónico tridimensional del cerebro humano y servirá como un atlas para los datos de pequeños circuitos celulares, o capas o subcapas individuales de la corteza cerebral, explicaron los investigadores.

Hasta hace poco, los cerebros de referencia no sondeaban más allá de los componentes macroscópicos, o visibles, del cerebro. Ahora, BigBrain proporciona una resolución mucho más fina que la típica de 1 mm a partir de estudios de resonancia magnética.

El proyecto ha sido un tour-de-force para montar imágenes de más de 7,400 cortes histológicos individuales, cada uno con sus propias deformaciones, roturas y desgarros, en un volumen tridimensional coherente , dijo el autor principal, el doctor Alan Evans, profesor en el Instituto de Neurología de Montreal en la Universidad McGill. Este conjunto de datos permite, por primera vez, una exploración tridimensional de la anatomía citoarquitectónica humana .

Las secciones finas de un cerebro humano de mujer de 65 años de edad, que se fijó en cera de parafina, se cortaron con una herramienta especial de gran escala llamada microtomo. A continuación, las secciones histológicas con un espesor de 20 micrómetros se montaron en portaobjetos, fueron manchadas para detectar las estructuras celulares y, finalmente, digitalizadas con un escáner de alta resolución de superficie plana para que los investigadores pudieran reconstruir el modelo de alta resolución del cerebro. Les tomó cerca de 1,000 horas recoger los datos. Las imágenes resultantes revelan diferencias en el patrón laminar entre las áreas del cerebro.

El nuevo cerebro de referencia, que es parte del Proyecto Europeo del Cerebro Humano, sirve como una herramienta de gran alcance para facilitar la investigación neurocientífica y redefine los mapas tradicionales de principios del siglo XX , explicó el autor principal, el doctor Katrin Amunts, del Centro de Investigación de Jülich y director del Instituto Cecile y Oskar Vogt para la Investigación del Cerebro en la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, en Alemania. Los famosos atlas citoarquitectónicos de principios de siglo XX eran dibujos simplificados del cerebro y se basaban en el análisis visual puro de los patrones de organización celular , añadió Amunts.

Debido a la gran cantidad de datos, los investigadores dicen que habrá un impulso de aquéllos que quieran utilizarlo para desarrollar herramientas nuevas y valiosas para la visualización, gestión y análisis de datos.

Tenemos la intención de repetir este proceso en una muestra de cerebros para que podamos cuantificar la variabilidad citoarquitectónica , indicó Evans. También vamos a integrar este conjunto de datos con mapas de alta resolución de la conectividad de la materia blanca en el cerebro post mórtem. Esto nos permitirá explorar la relación entre microanatomía cortical y la conectividad de las fibras , dijo Amunts.