{"id":23031,"date":"2021-06-07T09:16:17","date_gmt":"2021-06-07T15:16:17","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=23031"},"modified":"2021-06-07T09:17:05","modified_gmt":"2021-06-07T15:17:05","slug":"google-y-harvard-presentan-el-mapa-cerebral-de-alta-resolucion-mas-grande-hasta-el-momento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/google-y-harvard-presentan-el-mapa-cerebral-de-alta-resolucion-mas-grande-hasta-el-momento\/","title":{"rendered":"Google y Harvard presentan el mapa cerebral de alta resoluci\u00f3n m\u00e1s grande hasta el momento"},"content":{"rendered":"

El martes pasado, equipos de Google y Harvard publicaron un intrincado mapa de cada c\u00e9lula y conexi\u00f3n en un mil\u00edmetro c\u00fabico del cerebro humano.<\/span><\/p>\n

La regi\u00f3n mapeada abarca las diversas capas y tipos de c\u00e9lulas de la corteza cerebral, una regi\u00f3n del tejido cerebral asociada con la cognici\u00f3n de nivel superior, como el pensamiento, la planificaci\u00f3n y el lenguaje.\u00a0Seg\u00fan Google<\/a>\u00a0, es el mapa cerebral m\u00e1s grande con este nivel de detalle hasta la fecha, y est\u00e1 disponible gratuitamente para los cient\u00edficos (y el resto de nosotros) en l\u00ednea.\u00a0(De verdad.\u00a0Ve aqu\u00ed<\/a>\u00a0. Da un paseo).<\/span><\/p>\n

Para hacer el mapa, los equipos cortaron el tejido donado en 5.300 secciones, cada una de 30 nan\u00f3metros de espesor, y las fotografiaron con un microscopio electr\u00f3nico de barrido a una resoluci\u00f3n de 4 nan\u00f3metros.\u00a0Las 225 millones de im\u00e1genes resultantes se alinearon computacionalmente y se cosieron nuevamente en una representaci\u00f3n digital en 3D de la regi\u00f3n.\u00a0Los algoritmos de aprendizaje autom\u00e1tico segmentaron c\u00e9lulas individuales y clasificaron sinapsis, axones, dendritas, c\u00e9lulas y otras estructuras, y los humanos verificaron su trabajo.\u00a0(El equipo public\u00f3\u00a0un documento preimpreso<\/a>\u00a0sobre el mapa en bioArxiv).<\/span><\/p>\n

El a\u00f1o pasado, Google y el Campus de Investigaci\u00f3n Janelia del Instituto M\u00e9dico Howard Hughes llegaron a los titulares cuando mapearon de manera similar una parte del cerebro de una mosca de la fruta.\u00a0Ese mapa,\u00a0en ese momento el m\u00e1s grande hasta ahora<\/a>\u00a0, cubr\u00eda unas 25.000 neuronas y 20 millones de sinapsis.\u00a0Adem\u00e1s de apuntar al cerebro humano, en s\u00ed mismo digno de menci\u00f3n, el nuevo mapa incluye decenas de miles de neuronas y 130 millones de sinapsis.\u00a0Ocupa 1,4 petabytes de espacio en disco.<\/span><\/p>\n

En comparaci\u00f3n, m\u00e1s de tres d\u00e9cadas de im\u00e1genes satelitales de la Tierra del programa Landsat de la NASA requieren 1.3 petabytes de almacenamiento.\u00a0Las colecciones de im\u00e1genes cerebrales en las escalas m\u00e1s peque\u00f1as son como “un mundo en un grano de arena”, dijo Clay Reid del Instituto Allen a\u00a0Nature,<\/em>\u00a0citando a William Blake en referencia a un mapa anterior del cerebro del rat\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Todo eso, sin embargo, es solo una millon\u00e9sima parte del cerebro humano.\u00a0Es decir, todav\u00eda faltan a\u00f1os para un mapa igualmente detallado de todo el asunto.\u00a0A\u00fan as\u00ed, el trabajo muestra qu\u00e9 tan r\u00e1pido se mueve el campo.\u00a0Un mapa de esta escala y detalle hubiera sido inimaginable hace unas d\u00e9cadas.<\/span><\/p>\n

C\u00f3mo mapear un cerebro<\/strong><\/span><\/h3>\n

El estudio de los circuitos celulares del cerebro se conoce como conect\u00f3mica.<\/span><\/p>\n

Obtener el conectoma humano, o el diagrama de cableado de todo el cerebro, es una inyecci\u00f3n a la luna similar al genoma humano.\u00a0Y al igual que el genoma humano, al principio parec\u00eda una haza\u00f1a imposible.<\/span><\/p>\n

Los\u00a0\u00fanicos conectomas completos<\/a>\u00a0son para criaturas simples: el gusano nematodo (\u00a0C. elegans<\/em>\u00a0) y la larva de una criatura marina llamada\u00a0C. intestinalis<\/em>\u00a0.\u00a0Hay una muy buena raz\u00f3n para ello.\u00a0Hasta hace poco, el proceso de mapeo consum\u00eda mucho tiempo y era costoso.<\/span><\/p>\n

Los investigadores que mapearon\u00a0C. elegans<\/em>\u00a0en la d\u00e9cada de 1980 usaron una c\u00e1mara de pel\u00edcula conectada a un microscopio electr\u00f3nico para obtener im\u00e1genes de cortes del gusano, luego reconstruyeron las neuronas y las conexiones sin\u00e1pticas a\u00a0mano<\/em>\u00a0, como un rompecabezas tridimensional tremendamente dif\u00edcil.\u00a0C. elegans<\/em>\u00a0tiene solo 302 neuronas y aproximadamente 7,000 sinapsis, pero el\u00a0borrador de su conectoma tom\u00f3 15 a\u00f1os<\/a>\u00a0, y un borrador final tom\u00f3 otros 20. Claramente, este enfoque no escalar\u00eda.<\/span><\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 ha cambiado?\u00a0En resumen, automatizaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

En estos d\u00edas, las im\u00e1genes en s\u00ed mismas son, por supuesto, digitales.\u00a0Un proceso conocido como fresado con haz de iones enfocado reduce cada rebanada de tejido unos pocos nan\u00f3metros a la vez.\u00a0Despu\u00e9s de que se vaporiza una capa, un microscopio electr\u00f3nico toma im\u00e1genes de la capa reci\u00e9n expuesta.\u00a0Luego, el haz de iones corta la capa de la imagen y la siguiente, hasta que todo lo que queda del corte de tejido es una copia digital de resoluci\u00f3n nanom\u00e9trica.\u00a0Est\u00e1 muy lejos de los d\u00edas de Kodachrome.<\/span><\/p>\n

Pero quiz\u00e1s la mejora m\u00e1s dram\u00e1tica es lo que sucede despu\u00e9s de que los cient\u00edficos completan ese mont\u00f3n de im\u00e1genes.<\/span><\/p>\n

En lugar de ensamblarlos a mano, los algoritmos se hacen cargo.\u00a0Su primer trabajo es ordenar los cortes con im\u00e1genes.\u00a0Luego hacen algo imposible hasta la \u00faltima d\u00e9cada.\u00a0Alinean las im\u00e1genes exactamente, trazando el camino de las c\u00e9lulas y las sinapsis entre ellas y, por lo tanto, construyen un modelo 3D.\u00a0Los seres humanos todav\u00eda revisan los resultados, pero ya no hacen la parte m\u00e1s dif\u00edcil.\u00a0(Incluso la correcci\u00f3n de pruebas puede refinarse. El renombrado neurocient\u00edfico y defensor de la conect\u00f3mica Sebastian Seung, por ejemplo,\u00a0cre\u00f3 un juego llamado Eyewire<\/a>\u00a0, donde miles de voluntarios\u00a0revisan las estructuras<\/a>\u00a0).<\/span><\/p>\n

“Es realmente hermoso de ver”, dijo a\u00a0Nature<\/em>\u00a0\u00a0en 2019\u00a0Jeff Lichtman de Harvard, cuyo laboratorio colabor\u00f3 \u200b\u200bcon Google en el nuevo mapa.\u00a0Los programas pueden rastrear neuronas m\u00e1s r\u00e1pido de lo que el equipo puede producir datos de im\u00e1genes, dijo.\u00a0\u201cNo podemos seguirles el ritmo.\u00a0Ese es un gran lugar para estar “.<\/span><\/p>\n

Pero por qu\u00e9\u2026?<\/strong><\/span><\/h3>\n

En\u00a0una charla TED de 2010<\/a>\u00a0, Seung le dijo a la audiencia que eres tu conectoma.\u00a0Reconstruye las conexiones y reconstruye la mente misma: recuerdos, experiencia y personalidad.<\/span><\/p>\n

Pero la conect\u00f3mica no ha estado\u00a0libre de controversias a lo largo de los a\u00f1os<\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

No todo el mundo cree que el mapeo del conectoma a este nivel de detalle sea necesario para una comprensi\u00f3n profunda del cerebro.\u00a0Y, especialmente en el pasado anterior y m\u00e1s artesanal del campo, a los investigadores les preocupaba que la escala de recursos requeridos simplemente no arrojara resultados comparativamente valiosos (u oportunos).<\/span><\/p>\n

“No necesito conocer los detalles precisos del cableado de cada c\u00e9lula y cada sinapsis en cada uno de esos cerebros”, dijo el nuevo cient\u00edfico Anthony Movshon\u00a0en 2019<\/a>\u00a0.\u00a0\u201cLo que necesito saber, en cambio, son los principios organizacionales que los unen\u201d.\u00a0Estos, cree Movshon, probablemente se pueden inferir a partir de observaciones a resoluciones m\u00e1s bajas.<\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s, una instant\u00e1nea est\u00e1tica de las conexiones f\u00edsicas del cerebro no explica necesariamente\u00a0c\u00f3mo<\/em>\u00a0se utilizan esas conexiones en la pr\u00e1ctica.<\/span><\/p>\n

“Un conectoma es necesario, pero no suficiente”, han dicho algunos cient\u00edficos a lo largo de los a\u00f1os.\u00a0De hecho, puede ser en la combinaci\u00f3n de mapas cerebrales, incluidos mapas funcionales de nivel superior que rastrean las se\u00f1ales que fluyen a trav\u00e9s de las redes neuronales en respuesta a los est\u00edmulos, que el funcionamiento interno del cerebro se ilumine con el m\u00e1s n\u00edtido detalle.<\/span><\/p>\n

A\u00fan as\u00ed, el\u00a0conectoma de\u00a0C. elegans<\/em>\u00a0ha demostrado ser un pilar fundamental para la neurociencia a lo largo de los a\u00f1os.\u00a0Y la velocidad cada vez mayor del mapeo est\u00e1 comenzando a sugerir objetivos que alguna vez parecieron poco pr\u00e1cticos, en realidad pueden estar al alcance en las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas.<\/span><\/p>\n

\u00bfYa llegamos?<\/b><\/span><\/h3>\n

Seung ha dicho<\/a>\u00a0que cuando comenz\u00f3, estim\u00f3 que le tomar\u00eda un mill\u00f3n de a\u00f1os a una persona rastrear manualmente todas las conexiones en un mil\u00edmetro c\u00fabico de corteza humana.\u00a0El cerebro entero, infiri\u00f3 adem\u00e1s, tomar\u00eda el orden de un bill\u00f3n de a\u00f1os.<\/span><\/p>\n

Es por eso que la automatizaci\u00f3n y los algoritmos han sido tan cruciales para el campo.<\/span><\/p>\n

Gerry Rubin de Janelia le\u00a0dijo a\u00a0\u00a0Stat que<\/em><\/a>\u00a0\u00e9l y su equipo han supervisado un aumento de 1000 veces en la velocidad de mapeo desde que comenzaron a trabajar en el conectoma de la mosca de la fruta en 2008. El conectoma completo, cuya primera parte se complet\u00f3 el a\u00f1o pasado, puede llegar en 2022.<\/span><\/p>\n

Otros grupos est\u00e1n trabajando en otros animales, como los pulpos, y dicen que comparar c\u00f3mo se conectan las diferentes formas de inteligencia puede resultar un terreno particularmente rico para el descubrimiento.<\/span><\/p>\n

El conectoma completo de un rat\u00f3n, un proyecto que ya est\u00e1 en marcha, puede seguir a la mosca de la fruta a finales de la d\u00e9cada.\u00a0Rubin estima que pasar del rat\u00f3n al ser humano necesitar\u00eda otro mill\u00f3n de veces m\u00e1s en la velocidad del mapeo.\u00a0Pero se\u00f1ala el aumento de un bill\u00f3n de veces en la velocidad de secuenciaci\u00f3n del ADN desde 1973 para mostrar que mejoras t\u00e9cnicas tan dram\u00e1ticas no tienen precedentes.<\/span><\/p>\n

El genoma tambi\u00e9n puede ser una comparaci\u00f3n adecuada de otra manera.\u00a0Incluso despu\u00e9s de secuenciar el primer genoma humano, se han necesitado muchos a\u00f1os para escalar la gen\u00f3mica hasta el punto de que podamos realizar m\u00e1s plenamente su potencial.\u00a0Quiz\u00e1s lo mismo suceda con la conect\u00f3mica.<\/span><\/p>\n

Incluso cuando la tecnolog\u00eda abre nuevas puertas, puede llevar tiempo comprender y hacer uso de todo lo que tiene para ofrecer.<\/span><\/p>\n

\u201cCreo que la gente estaba impaciente por lo que [los conectomas] proporcionar\u00edan\u201d, dijo Joshua Vogelstein, cofundador del Open Connetome Project,\u00a0a\u00a0<\/a>\u00a0The\u00a0Verge<\/em><\/a>\u00a0el a\u00f1o pasado<\/a>\u00a0.\u00a0\u201cEl tiempo que transcurre entre la siembra de una buena tecnolog\u00eda y la realizaci\u00f3n de ciencia real utilizando esa tecnolog\u00eda suele ser de aproximadamente 15 a\u00f1os.\u00a0Ahora han pasado 15 a\u00f1os y podemos empezar a hacer ciencia “.<\/span><\/p>\n

Los defensores esperan que los mapas cerebrales proporcionen nuevos conocimientos sobre c\u00f3mo funciona el cerebro, desde el pensamiento hasta las emociones y la memoria, y c\u00f3mo diagnosticar y tratar mejor los trastornos cerebrales.\u00a0Otros, entre ellos Google, sin duda, esperan obtener informaci\u00f3n que pueda conducir a una inform\u00e1tica m\u00e1s eficiente (el cerebro es asombroso a este respecto) y una poderosa inteligencia artificial.<\/span><\/p>\n

No se sabe exactamente qu\u00e9 encontrar\u00e1n los cient\u00edficos a medida que, neurona por sinapsis, tracen un mapa del funcionamiento interno de nuestras mentes, pero parece que nos esperan grandes descubrimientos, salvo ciertos.<\/span><\/p>\n

Cr\u00e9dito de la imagen: Google \/ Harvard<\/em><\/span><\/p>\n

Fuente:<\/p>\n

Dorrier, J. (2021, 5 junio). Google and Harvard Unveil the Largest High-Resolution Map of the Brain Yet. Recuperado 7 de junio de 2021, de https:\/\/singularityhub.com\/2021\/06\/06\/google-and-harvard-unveil-the-largest-high-resolution-map-of-the-brain-yet\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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