Crea el mapa más detallado del cerebro humano con la ayuda de IA

Google y la Universidad de Harvard están colaborando en un proyecto dedicado al cerebro humano y recientemente lograron un gran avance. Estos esfuerzos dieron como resultado la creación de quizás el mapa más detallado de las conexiones del cerebro humano. Este avance se refiere en particular a un milímetro cúbico de corteza cerebral extraído de un paciente durante una operación quirúrgica por epilepsia en 2014.

Durante una década, un equipo de biólogos y expertos en aprendizaje automático ha estado analizando cuidadosamente esta pequeña muestra de tejido. Esta pequeña muestra contiene alrededor de 57.000 células y 150 millones de sinapsis.

Este importante avance en la ciencia del cerebro se destaca y proporciona un nivel de detalle sin precedentes en la comprensión del cableado del cerebro humano.

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¿Cómo se realizó el mapeo?

El proceso comenzó tiñendo el tejido cerebral con metales pesados, que se adhieren a las membranas lipídicas de las células, haciéndolas detectables bajo un microscopio electrónico. Después de colorear, el tejido se incrustó en resina y se cortó en secciones ultrafinas, cada una de sólo 34 nanómetros de espesor. Este enfoque transformó un desafío 3D complejo en un desafío 2D más manejable, lo que dio como resultado un conjunto de datos masivo con un total de 1,4 petabytes.

Para reconstruir estas secciones 2D en un modelo 3D coherente, el equipo utilizó algoritmos de aprendizaje automático desarrollados en asociación con Google. Esto implicó alinear imágenes y segmentar automáticamente diferentes tipos de células, aunque se requirieron ajustes manuales para ajustar la precisión de estos segmentos.

Retos, proyectos de futuro

El mapa resultante proporciona una visión general completa de la estructura celular del cerebro, revelando neuronas con más de 50 sinapsis, una observación previamente pasada por alto que podría resultar esencial para comprender el procesamiento cortical. A pesar de este avance, el proyecto enfrenta importantes desafíos, como la necesidad de verificar manualmente la gran cantidad de datos para corregir errores de segmentación. Algunas células, incluidas misteriosas estructuras con forma de huevo y formaciones enredadas, siguen siendo misteriosas. Estas anomalías podrían proporcionar nuevos conocimientos, pero requieren más investigación.

Ahora accesible al público, el mapa cerebral abre nuevas perspectivas de investigación. Tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión de los trastornos de salud mental como la esquizofrenia y podría inspirar mejoras en la IA al imitar las funciones cerebrales. Las iniciativas futuras tienen como objetivo ampliar esta investigación a cerebros completos de ratones y otras regiones del cerebro humano, lo que podría conducir a mayores avances en la neurociencia y disciplinas relacionadas.