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Científicos de la Universidad de Harvard han logrado desarrollar después de seis años un mapa con imágenes digitales a escala nanoscópica del cerebro humano. Un avance que ha permitido descubrir aspectos de las conexiones entre axones y dendritas que contradicen las ideas sobre las sinapsis más aceptadas hasta ahora.

La necesidad de observar el cerebro a una escala mayor llevó a utilizar microscopios electrónicos para crear imágenes digitales de los tejidos y reconstruir modelos en 3D de los axones, las dendritas y las sinapsis del proceso. Este no fue el primer paso: los científicos también tuvieron que crear una infraestructura digital basada en la arquitectura en pipeline para conseguir imágenes, algo que supuso la mayor parte del tiempo de desarrollo del proyecto.

“Conseguidas las imágenes, se construyó con ellas una base de datos que permite observar las muestras una y otra vez sin tener que diseccionar un cerebro real para responder a cada pregunta”, dijo Jeff Lichtman, responsable de la investigación.

Por otra parte, lo detallado del modelo supone una gran ventaja, dado que el estudio se realiza sobre muestras muy pequeñas, del orden de 40x40x40 micrones. Una vez obtenida esa imagen, el equipo trabajó aún más sobre ella, hasta reconstruir un área de unos 1500 micrones cúbicos. El micrómetro o micra es una unidad de longitud equivalente a una millonésima parte de un metro.

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La densidad de las conexiones en muestras tan pequeñas fue la primera gran sorpresa que se llevaron los investigadores. En la muestra se producían 1,500 sinapsis, procedentes de 1,500 células nerviosas que no solo trabajaban con axones y dendritas de esta parte del cerebro, sino también de otras colindantes. “Si miras imágenes del cerebro tomadas con sistemas de alta resolución, donde cada píxel representa un milímetro cúbico, habría un billón de sinapsis en cada uno de esos píxeles”, dijo Lichtman.

La gran densidad de las conexiones no es la única sorpresa que ha acompañado al estudio. De hecho, el resultado más extraño ha tenido que ver con la misma morfología de axones y dendritas, y la manera en que ambas están conectadas.

“Se pensaba que las espinas dendríticas buscan conseguir información de tantos axones diferentes como sea posible, pero hemos encontrado muchos casos en los que el mismo axón se conecta con diferentes espinas de una misma dendrita”.

La observación no resulta casual, y podría significar un cambio enorme en la forma de ver las conexiones. El descubrimiento de que los axones no buscan conectarse con dendritas distintas, sino que en muchas ocasiones prefieren realizar múltiples conexiones con la misma (a pesar de tener otras dendritas disponibles incluso más cerca), demuestra que el proceso no es casual, sino que sigue unos mecanismos propios que aún no se han descubierto.

Referencia: Cell, Universidad de Harvard

 

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