El primer mapa del cerebro de una mosca ayudará a entender mejor la mente humana

El cerebro está formado por redes complejas de neuronas interconectadas que se comunican a través de sinapsis. Comprender la arquitectura de la red cerebral es fundamental para entender cómo funciona este órgano. El nuevo mapa publicado es el primer el conectoma, o diagrama de cableado sináptico, de un cerebro más grande y complejo que se consigue.

El primer intento de mapear un cerebro comenzó en la década de 1970 y dio como resultado un mapa parcial y un Premio Nobel. Desde entonces, solo se habían logrado generar conectomas completos del cerebro de tres especies pequeñas con unos pocos miles de neuronas en sus cuerpos: un gusano redondo, un chorro de mar larvario y un gusano anélido marino larvario. Asimismo, se han mapeado sistemas de moscas, ratones e incluso humanos, pero estas reconstrucciones solo representan una pequeña fracción del cerebro.

La falta de modelos más detallados se debe, principalmente, a las limitaciones tecnológicas, que dificultan la obtención de imágenes de cerebros enteros con microscopía electrónica (EM) y la reconstrucción de la arquitectura neuronal célula a célula. Obtener una imagen completa requiere cortar el cerebro en cientos o miles de muestras de tejido individuales, todas las cuales tienen que ser fotografiadas con microscopios electrónicos antes de reconstruir todas esas piezas, neurona por neurona, en un retrato completo y preciso de un cerebro.

Para hacer eso con el cerebro del bebé de la mosca de la fruta se han tardado 12 años. Se calcula que el cerebro de un ratón es un millón de veces más grande que el de este insecto, lo que significa que la posibilidad de mapear algo cercano a un cerebro humano no es probable en un futuro cercano, tal vez nunca.

El equipo de esta nueva investigación eligió, a propósito, la larva de la mosca de la fruta porque la especie comparte gran parte de su biología fundamental con los humanos, incluida una base genética comparable. También tiene ricos comportamientos de aprendizaje y toma de decisiones, lo que lo convierte en un organismo modelo útil en neurociencia. Además, su cerebro, relativamente compacto, puede ser fotografiado y sus circuitos reconstruidos en un marco de tiempo razonable. Todo ello ha permitido a los autores caracterizar diversos tipos de neuronas, conexiones y características estructurales.

En su último paso, el equipo completo trazó cada neurona y cada conexión, y clasificó cada neurona por el papel que desempeña en el cerebro. Así descubrieron que los circuitos más ocupados del cerebro eran los que conducían hacia y lejos de las neuronas del centro de aprendizaje. Según han destacado, algunas de las características identificadas, se parecen a rasgos prominentes que tienen las actuales redes de aprendizaje automático de la inteligencia artificial.

Este hito abre una nueva puerta hacia el estudio de la mente humana y podría ayudar a entender y desarrollar mejores tratamientos para enfermedades como el párkinson o el alzhéimer, así como otros trastornos (autismo, epilepsia, esquizofrenia...). Igualmente, es un paso adelante hacia la obtención de un mapa completo del cerebro humano, que es el objetivo último.

Los métodos desarrollados en este estudio son aplicables a cualquier proyecto de conexión cerebral, y su código está disponible para quienquiera que intente mapear un cerebro animal aún más grande. Por ahora, ya se está mapeando el cerebro de la mosca Drosophilade adulta y se espera que los resultados salgan a la luz el año que viene. «Si queremos saber quiénes somos y cómo pensamos, debemos entender el mecanismo de pensamiento», ha declarado el autor principal Joshua T. Vogelstein, un ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins. «La clave de eso es saber cómo las neuronas se conectan entre sí».