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Cortando el cerebro millones de veces en lonchas finísimas… durante veinte años

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Explorar nuestro cerebro siempre ha sido una tarea ardua. No sólo porque resulta difícil contemplar su funcionamiento en tiempo real (a pesar de la existencia de tecnologías como la tomografía por emisión de positrones), sino porque su complejidad excede lo imaginable.

Por ello se han llevado a cabo enfoques muy distintos para abordar el cerebro y todos sus secretos. Uno de ellos, financiado actualmente por el gobierno de Estados Unidos, consiste en desarrollar directamente un mapa de las neuronas del cerebro a fin de analizar las rutas neuronales.

Para ello, en primer lugar, habría que identificar todas las neuronas y sinapsis del cerebro. Se podría hacer físicamente, o descifrando las rutas de flujo de señales eléctricas de unas neuronas a otras cuando se ejecutan determinadas funciones. El primer método parece más complejo, en el sentido de que hay que desmontar el cerebro célula a célula, neurona a neurona, un cerebro. Tal y como abunda en ello Michio Kaku en su libro El futuro e nuestra mente:

Después tal vez se podría simularla con un conjunto de transistores para obtener una réplica exacta del cerebro humano con memoria, personalidad y conexión con los órganos de los sentidos. Cuando la ingeniería inversa consiga reproducir así un cerebro completo, podríamos mantener una conversación con él, incluyendo sus recuerdos y su personalidad.

Cortando en lonchas el cerebro de una mosca

Cerebro de la Drosophila melanogaster
Cerebro de la Drosophila melanogaster
Para llevar a cabo semejante hazaña habría que cortar el cerebro, literalmente, el lonchas muy finas. Algo que ya se ha realizado con el cerebro de una mosca de la fruta por parte de Gerry Rubin, del Instituto Médico Howard Hughes.

El cerebro de la mosca de la fruta sólo mide 300 micras de diámetro y contiene unas 150.000 neuronas. Una mota de polvo comparado con el cerebro humano. Lo que hizo Rubin fue cortar el cerebro en rebanadas cuyo grosor era de 50 milmillonésimas de metro. Cada rebanada se fotografía con un microscopio electrónico y se introduce la imagen en un ordenador. Finalmente, un software trata de reconstruir el cableado, neurona a neurona.

A pesar de lo pequeño que es el cerebro de la mosca, Robin estima que tendrá identificadas todas las neuronas en 20 años. ¿Cómo es posible que este trabajo se realice con tanta lenitud? Según Kaku:

se debe en parte a la actual tecnología fotográfica, ya que un microscopio electrónico de barrido funciona aproximadamente a diez millones de píxeles por segundo. (…) El objetivo es tener un aparato de producción de imágenes capaz de procesar diez mil millones de píxeles por segundo, lo que sería un récord mundial. El almacenamiento de los datos obtenidos del microscopio también es impresionante. El disco duro más grande que hay en el mercado contiene aproximadamente un billón de bytes (mil gigabytes) de información. Cuando su proyecto avance más, Rubin espera escanear aproximadamente un millón de gigabytes de datos al día, con una sola mosca de la fruta. Además, como cada cerebro de mosca de la fruta es ligeramente diferente, tendrá que escanear cientos de cerebros para lograr una aproximación precisa.

Escaneando el cerebro humano

Conectoma
Dadas las anteriores estimaciones, imaginad lo que tardaríamos en llevar a cabo el mismo proceso con un cerebro humano, infinitamente más complejo que el cerebro de una mosca de la fruta. Sin embargo, se espera que en el futuro se pueda automatizar el tedioso proceso, lo que agilizaría el trabajo. O tal vez la tecnología ofrezca otras alternativas. Lo que está claro es que muchos de nosotros no llegaremos a ver un mapa completo del cerebro.

Además de construir un mapa anatómico del cerebro neurona a neurona, también existe un proyecto paralelo llamado Proyecto Conectoma Humano, que emplea las imágenes de barrido del cerebro para reconstruir las rutas que conectan las diferentes regiones del cerebro. Estos datos permitirán, por ejemplo, aclarar trastornos cerebrales como el autismo y la esquizofrenia, acaso para saber si es cierta la teoría que postula que estas enfermedades mentales las produce un cableado defectuoso del cerebro.

Parecen gestas demasiado lejanas, lentas y tecnológicamente arduas. Pero tal vez, tal y como ocurrió con el Proyecto Genoma, algún avance tecnológico ahora impensable permita realizar todo este trabajo en un plazo de tiempo razonable. Al menos lo suficiente como para poseer un atlas del cerebro antes de que termine el siglo XXI.

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