Los cerebros son redes de neuronas interconectadas y todos los cerebros de todas las especies tienen que realizar comportamientos complejos, como navegar por su entorno, elegir comida o escapar de predadores. Ahora, un equipo científico diseñado para completar el primer mapa cerebral de un insecto.
Esta representación del cable neuronal del cerebro de una larva de mosca del vinagre es, según sus responsables, un «logro histórico» para la neurocienciaque acerca a los científicos a «la verdadera comprensión» del mecanismo del pensamiento, abre la puerta a futuras investigaciones sobre el cerebro e inspira nuevas arquitecturas de aprendizaje automático.
Se trata, informa la agencia CEPE, del mayor conectoma cerebral completo – diagrama de las conexiones neuronales – descrito hasta la fecha. Los detalles se publican en la revista Ciencia.
Detrás de esta laboriosa investigación que tuvo 12 años está un equipo de la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos) y de Cambridge (Reino Unido).
“Si quieres escuchar quiénes somos y cómo pensamos, parte de ello consiste en comprender el mecanismo del pensamiento”, dijo Joshua T. Vogelstein, de Johns Hopkins, para quien la clave esta en saber ya que conecta las neuronas entre si.
El primer intentio de cartografiar un cerebro -un estudio de 14 años sobre el gusano redondo iniciado en la década de 1970- dio resultado un mapa parcial y un Nobel.
Desde entonces, se han cartografía parciales conectadas en muchos sistemas, como moscas, ratones e incluso seres humanos, pero estas reconstrucciones suelen representar solo una pequeña fracción del cerebro total, explicó Johns Hopkins.
Únicamente se han generado conectomas completos de varias especies pequeñas con unos pocos cientos o millas de neuronas: de gusano redondo, larva de ascidias y larva de anélido marino.
«Esto significa que la neurociencia ha funcionado en su mayor parte sin mapas de circuitos», resume Marta Zlatic, de la universidad británica. «Sin conocer la estructura de un cerebro, estamos adivinando cómo se implementan los cálculos, pero ahora podemos empezar a entender de forma mecanica como funciona el cerebro«, explícito.
La tecnología actual -añade- aún no es lo bastante avanzada para cartografiar el conectoma de Animaux Superiores como los grandes mamíferos.
Sin embargo, «todos los cerebros son similares -son redes de neuronas interconectadas- y todos los cerebros de todas las especies tienen que realizar muchos comportamientos complejos: procesar información sensorial, aprender, seleccionar acciones, navegar por su entorno, elegir comida, reconocer a por encima de los congéneres o escapar de los depredadores».
El conectoma de la cria de mosca del vinagre, «Drosophila melanogaster», es el mapa más completo y extenso del cerebro de un insecto. Incluye 3.016 neuronas y todas las conexiones entre ellas: 548.000.
Para obtener una imagen completa a nivel celular de un cerebro, es necesario dividirlo en siglos o millas de tejidos individuales, a das las cuales tienen que ser analizadas con microscopios electronicos antes del laborioso proceso para reconstruir las piezas, neurona por neurona , en un retrato completo y preciso de un cerebro.
El equipo eligió a propósito la larva de mosca del vinagre (o la fruta) porque, para ser un insecto, la especie compara gran parte de su biología básica con los humanos, incluida una base genética comparable.
El trabajo dura 12 años; solo en la obtención de imágenes tardaron aproximadamente un día por neurona.
Los investigadores escanearon kilómetros de corteza cerebral larvaria usando un microscopio electrónico de alta resolución y reconstruyeron las imágenes resultantes en un mapa, anotando meticulosamente las conexiones entre las neuronas.
Clasificaron cada neurona por la función que desempeña y decubrieron, por ejemplo, que los circuitos más activos del cerebro eran los que iban y venían de las neuronas del centro de aprendizaje.
También desarrollaron herramientas informáticas para identificar posibles a través de flujo de información y diferentes tipos de circuitos.
El trabajo mostró características de circuitos que grabaron «sorprendentemente» a arquitecturas de aprendizaje automático, por eso el equipo espera que el estudio continuo pueda inspirar nuevos sistemas de inteligencia artificial.
«Lo que hemos aprendido sobre el código de la mosca del vinagre tendrá indicaciones para el código humano», dice Vogelstein. «Eso es lo que queremos escuchar: cómo escribir un programa que conduzca a un humano cerebral rojo».
Los métodos y códigos que se han descubierto están disponibles para cualquiera que tenga la intención de mapear el cerebro de un animal con un alcalde.
Se calcula que el cerebro de un ratón es un millón de veces mayor que el de una cria de mosca del vinagre, lo que significa que la posibilidad de mapear no es probable en un futuro próximo.
Aun así, los científicos esperan enfrentarse a él -dicen-posiblemente en la próxima década.
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