Obtienen el primer mapa completo del cerebro de un animal

Imagen del cerebro de <i>Drosophila melanogaster</i> recientemente publicada. Las zonas coloreadas se corresponden con la parte del cerebro implicada en aprendizaje y memoria en estos insectos. Crédito: Z. Zheng et al./Cell 2018
Imagen del cerebro de Drosophila melanogaster recientemente publicada. Las zonas coloreadas se corresponden con la parte del cerebro implicada en aprendizaje y memoria en estos insectos. Crédito: Z. Zheng et al./Cell 2018

Por primera vez, los científicos tienen una imagen detallada y pormenorizada del cerebro de un animal. Después de 7.062 cortes de tejido y 21 millones de fotografías, han podido realizar un mapa de todas las neuronas y las conexiones entre neuronas en un cerebro real. La descripción se ha realizado en un artículo reciente.

El cerebro que se ha estudiado es el de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Y se ha realizado en este animal porque se encuentra en el punto “Ricitos de Oro”: es lo suficientemente complejo como para que nos de información útil, pero al mismo tiempo sencillo como para poder entenderlo.

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Las moscas de la fruta tiene 100.000 neuronas en sus cerebros, que comparado con el de los humanos es muy simple – nosotros tenemos en torno a 100 mil millones de neuronas. Y sin embargo, las moscas de la fruta muestran comportamientos complejos – por ejemplo en el apareamiento – y capacidad de aprendizaje. Suponen un buen punto en el que empezar a estudiar.

Pero ¿estudiar, qué, en concreto? La imagen que se ha obtenido permite seguir todas y cada una de las neuronas del cerebro de la mosca. Se pueden distinguir cada célula individual, ver con cuáles conecta y de qué modo lo hace, y en qué parte del cerebro hay más conexiones y en cuáles menos.

Es decir, podemos saber cómo es el “cableado” del cerebro del animal. De un animal del que ya se conoce bastante en cuanto a cómo funciona el cerebro. Vaya, que ya se tenía la función y ahora se ha conseguido la estructura. Sólo hace falta relacionar ambas para entender mucho mejor cómo opera todo.

De hecho, ya hay más de 20 grupos de investigación dedicados a estudiar con detalle este mapa y todos los datos con los que se ha conseguido. Los investigadores responsables del estudio han hecho públicos los datos – que se pueden consultar en esta página – para permitir el avance de la ciencia.

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Antes de terminar, merece la pena hablar un poco de la técnica con la que se han obtenido las imágenes. Se trata de un proceso novedoso en algunos detalles, y bastante complejo desde un punto de vista técnico, así que la explicación que vamos a dar está simplificada.

Las imágenes se obtuvieron con microscopios electrónicos. Estos aparatos funcionan de una manera parecida a las máquinas de rayos X que se usan en medicina. Cuando los rayos X chocan contra el hueso no lo pueden atravesar, y esa es la imagen que aparece.

El microscopio electrónico emite electrones, como su nombre indica. Pero necesita algo con lo que chocar, y para que tuviese algo los científicos bañaron el cerebro de la mosca en una mezcla de metales pesados, que se quedan adheridos a las membranas de las células.

El siguiente paso es realizar cortes muy finos y fotografiarlos. 21 millones de veces, que si lo pensamos llevaría una cantidad enorme de tiempo. Para acelerar el proceso, los investigadores emplearon cámaras de alta velocidad y crearon un mecanismo que permitía mover las muestras de manera automática, muy poco cada vez – ocho micrómetros, es decir, ocho milésimas de milímetro u ocho millonésimas de metro; para hacernos una idea un cabello humano tiene alrededor de 80 micrómetros.

Para terminar, pusieron todos los datos en conjunto. Lo único que hacía falta era asegurarse de que todo había salido bien y que la imagen obtenida era fiable. Para esto, compararon la estructura que observaban con una ya conocida – el corpora pedunculata, una región del cerebro de los insectos sobre la que hay mucha información. Y con todo ello, crearon la imagen y la pusieron a disposición del público.

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