Nuevo sistema científico permite generar un mapa del cerebro

(CNN) — La compleja arquitectura del cerebro humano y la forma en que sus miles de millones de células nerviosas se comunican ha intrigado a las más grandes mentes de la ciencia durante siglos.

Pero ahora, nuevas tecnologías permiten a los neurocientíficos "mapear" las conexiones en el cerebro con más detalle.

La creación de un mapa o conectoma (como lo han denominado) aumenta la esperanza de que algunos trastornos cerebrales, como el autismo o la esquizofrenia, sean comprendidos en el futuro... e incluso curados.

El proyecto Humane Connectome (HCP, por sus siglas en inglés), financiado por el gobierno estadounidense, comenzó pruebas en voluntarios sanos con una técnica de difusión de imágenes por escáner.

El sistema, fabricado por la compañía alemana de ingeniería Siemens, rastrea el paso de moléculas de agua a través de fibras nerviosas, mostrando una imagen más precisa de la estructura del cerebro y de las conexiones neuronales entre distintas partes del sistema nervioso, dicen los científicos.

"La imagen de difusión es un mapa de la difusión de agua que transformamos en un marcador para las fibras de neuronas que conectan diferentes partes del sistema nervioso", explicó Van Wedeen, director de Conectómica en el Centro de Imagenología Biomédica Martinos en el Hospital General de Massachussetts.

"Después lo reconstruimos a través de algoritmos de computadora que explican la difusión de agua que observamos".

Desde afuera, el escáner parece una máquina de resonancia magnética, pero el poder en su interior le permite producir imágenes 10 veces más claras.

"Es la diferencia entre ver el capó (de un automóvil) y ver los engranajes y correas de transmisión del interior", dijo Wedeen.

La idea es ver el cerebro a través de un sistema de coordenadas. "Piensa en la diferencia entre hacer mapas antes de que existieran las longitudes y latitudes y hacerlos después de que existieran esas referencias", explicó.

Aunque los datos del escáner todavía se están perfeccionando, Wedeen y su compañero Bruce Rosen están entusiasmados con el potencial.

"Con el tiempo, además de escanear a los voluntarios, quisiéramos escanear a pacientes que tienen alguna enfermedad", dijo Rosen, director del Centro de Imagenología Biológica Martinos en el Hospital de Massachussets. "Las herramientas que estamos desarrollando, así como el mapeo de circuitos del cerebro que están haciendo muchos otros científicos en el mundo, son fundamentales para entender y conceptualizar las enfermedades y tratarlas”.

"Una vez que entiendes que es una anomalía en circuitos específicos, te da pistas en términos de qué farmacología usar dependiendo de la zona del cerebro donde se encuentra".

Enfermedades poco entendidas como el autismo pueden ser el resultado de una anomalía en las conexiones del cerebro, algo llamado conectopatía, señaló.

"Ojalá nos encontremos en la posición de descubrir si esto es cierto o no. Y si lo es, tratar de entender de dónde viene y repararlo", dijo Rosen.

Sebastian Seung, un neurocientífico en el Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), está de acuerdo.

"Los investigadores deducen que las neuronas en sí están saludables pero quizá están conectadas de una manera defectuosa. Pero nunca hemos tenido la tecnología necesaria para comprobar esa hipótesis, hasta hoy", dijo Seung.

El trabajo de Seung en esta área se enfoca en explorar individualmente las neuronas (algo que el escáner HCP no puede hacer). El científico construye cuidadosamente mapas tridimensionales de neuronas tomadas de la retina de un ratón muerto.

En su nuevo libro Connectome: How the Brain's Wiring Makes Us Who We Are (Conectoma: Cómo el cableado del cerebro nos hace ser quienes somos) Seung dice que nuestras identidades están almacenadas en las conexiones entre cada una de las células del cerebro.

"Creo que los conectomas son el punto de encuentro entre la naturaleza y la crianza. Los genes controlan cómo se conecta el cerebro, pero las experiencias de vida también modifican las conexiones del cerebro", dijo.

"Estoy interesado en por qué somos únicos. ¿Cuál es la fuente de nuestra singularidad? Creo que las diferencias entre las personas serán, en gran medida, reducidas a las diferencias entre neuroconectomas".

Pero la tarea de mapear neuronas humanas es enorme comparada con el mapeo del genoma humano, dijo.

"El conectoma completo de neuronas del humano tiene mil millones de conexiones más que las letras que tiene el genoma", dijo Seung.

Y solo un contectoma de un organismo —el gusano C.elegans, de un milímetro de largo— es conocido en su totalidad, señaló. Pero conocer sus 300 neuronas y 7,000 conexiones tomó a un grupo de investigadores británicos alrededor de 10 años durante las décadas de 1970 y 1980.

Los humanos tienen alrededor de 100 mil millones de neuronas.

"El cerebro es tan complejo, que... ¿tenemos una forma de entenderlo?", dijo Seung.

"Yo argumentaría que la limitación fundamental ha sido tecnológica hasta el momento. Pero diría que una vez que podamos observar qué está pasando en el cerebro en una resolución apropiada entonces tendremos oportunidad de averiguarlo".