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Instituto Allen

Biotecnología

Así es el mapa 3D cerebral de un mamífero más detallado de la historia

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La imagen representa más de 200.000 neuronas y 500 millones de conexiones neuronales de una parte de un cerebro de ratón del tamaño de un grano de arena. El trabajo pretende hacer ingeniería inversa neuronal para crear inteligencia artificial más humana, y también podría ayudar en neurociencia

  • por Tatyana Woodall | traducido por Ana Milutinovic
  • 06 Agosto, 2021

Los neurocientíficos han publicado el mapa 3D más detallado de la historia del cerebro de los mamíferos, creado a partir de un animal cuya arquitectura cerebral es muy similar a la nuestra: el ratón.

El mapa y el conjunto de datos subyacente, que ya están disponibles gratuitamente para el público, representan más de 200.000 neuronas y 500 millones de conexiones neuronales dentro de una parte de cerebro de ratón no más grande que un grano de arena.

La nueva investigación forma parte del programa Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), que quiere mejorar la próxima generación de algoritmos de aprendizaje automático mediante la ingeniería inversa de la corteza cerebral, la parte del cerebro responsable de las funciones como la planificación y el razonamiento en los mamíferos. El equipo de investigadores dirigido por los grupos del Instituto Allen, la Facultad de Medicina Baylor y la Universidad de Princeton (todos en EE. UU.) recopiló estos datos.

"Algunas personas piensan que, tal vez, los secretos fundamentales de la inteligencia humana se encuentren en el estudio de la corteza cerebral. Por eso ha sido un tema tan misterioso y glamoroso en neurociencia", afirma el profesor de ciencias de la computación y neurociencia de la Universidad de Princeton y científico principal de MICrONS, H. Sebastian Seung. A medida que los científicos aprendan más sobre el cerebro, sus descubrimientos podrían conducir a una inteligencia artificial (IA) más parecida a la inteligencia humana.

La creación del mapa fue un proyecto de cinco años con tres etapas. Primero se ha medido lo que hacía el cerebro del ratón cuando el animal estaba vivo, creando más de 70.000 imágenes de células cerebrales activas mientras el ratón procesaba información visual. Luego, los investigadores de MICrONS cortaron una pequeña parte del cerebro y la dividieron en más de 25.000 piezas muy pequeñas. A continuación, utilizaron microscopía electrónica para tomar más de 150 millones de imágenes de alta resolución de esos fragmentos.

Los anteriores diagramas de conexión, como se conoce a este tipo de imágenes, han mapeado los "conectomas" para la mosca de la fruta y el cerebro humano. Una de las razones por las que MICrONS ha sido tan bien recibido es que este conjunto de datos tiene el potencial de mejorar la comprensión del cerebro por parte de los científicos y posiblemente ayudar a tratar los trastornos cerebrales.

El profesor de biología molecular y celular de la Universidad de Harvard (EE. UU.) Venkatesh Murthy, que estudia la actividad neuronal en ratones, pero que no participó en este estudio, asegura que el proyecto ofrece "una vista panorámica" de cómo interactúan las neuronas individuales, con una espléndida imagen de "fotograma congelado" de alta resolución en la que pueden profundizar.

El investigador principal del Instituto Allen y otro científico del proyecto MICrONS R. Clay Reid, admite que antes de que se completara la investigación del programa, pensaba que este nivel de reconstrucción era imposible. Resalta que con el aprendizaje automático ha mejorado exponencialmente el proceso de convertir los diagramas de conexión del cerebro bidimensionales en los modelos tridimensionales. "Es una buena combinación de un campo muy antiguo y un nuevo enfoque", señala.

Reid comparó las nuevas imágenes con los primeros mapas del genoma humano, ya que proporcionan conocimientos fundamentales para el uso general y cree que ayudarán a descubrir las estructuras y relaciones dentro del cerebro que antes eran invisibles.

Y concluye: "Lo considero, en muchos sentidos, como el inicio. Estos datos y estas reconstrucciones impulsadas por IA pueden ser utilizados por cualquier persona con internet y un ordenador, para una variedad extraordinaria de cuestiones sobre el cerebro".

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