El cerebro humano es una estructura extraordinariamente compleja, cuyos detalles no se han comprendido completamente. Hasta la fecha, los científicos se podrían comparar a esos pioneros que, hace siglos, dibujaron los primeros mapas geográficas durante peligrosos viajes por mar o por tierra. De hecho, la estructura tridimensional del cerebro es tan compleja y difícil de explorar que la disponibilidad de mapas detallados siempre ha estado lejos de ser alcanzada. De todas formas, afortunadamente, algo está cambiando.
Dos estudios publicados en el 2016 han mostrado avances significativos en el mapeo del cerebro humano gracias a dos diferentes técnicas de imaging. Un estudio ha proveído una alta definición de 180 diferentes áreas por cada hemisferio del cerebro, mientras que el otro estudio ha mostrado un nuevo método para cuantificar el número de sinapsis en los cerebros humanos. Ambos estudios comparten dos características importantes: producen datos in vivo y con toda seguridad.
Mapeo de alta resolución del cerebro humano
Un estudio conducido por Glasser et al. Utilizó la resonancia magnética por imágenes (MRI) para realizar un mapa de alta resolución de 180 regiones del cerebro. Dividir el cerebro in muchas partes es esencial para entender cómo estas regiones interactúan entre si y para llegar a comprender cómo el cerebro funciona en su totalidad.
Áreas del cerebro en alta resolución – Proyecto Conectoma Humano
El equipo de Glasser analizó las imágenes de alta resolución obtenidas por el Proyecto Conectoma Humano (HCP), que reúne datos de alrededor de 1.100 adultos sanos. La calidad de las imágenes permitió identificar 97 nuevas áreas por hemisferio que no habían sido detectadas con las estrategias utilizadas anteriormente. El análisis de su arquitectura, estructura y conectividad puede ayudar a estudiar los procesos de la cognición humana, del desarrollo y del envejecimiento. Además, será posible individuar eventuales cambio en la estructura del cerebro en el caso de enfermedades y de deficiencia cognitiva.
Más allá de proporcionar imágenes del cerebro de alta resolución y de las ventajas de una técnica no invasiva in vivo, este método es preciso, fácilmente replicable y completamente automatizado. Es más, los datos en su totalidad están accesibles para todos en las plataformas GitHub (https://github.com/), HCP (http://humanconnectome.org) y BALSA (https://balsa.wustl.edu/).
También hay otros proyectos que tienen como objetivo de reconstruir las conexiones neuronales en el cerebro de los mamíferos: entre ellos, BigNeuron (http://bigneuron.org), Neuromorpho (http://neuromorpho.org) y Blue Brain (http://bluebrain.epfl.ch). Desafortunadamente, otros proyectos sobre el cerebro humano están todavía en desarrollo, como el Proyecto europeo Cerebro Humano (https://humanbrainproject.eu), o en estado de espera, como el proyecto BRAIN de EEUU (https://www.whithouse.gov/BRAIN).
El recuento de las sinapsis del cerebro
El análisis PET con [11C]UCB-J revela la pérdida de sinapsis en pacientes con epilepsia
El equipo de Finnema ha desarrollado recientemente un método in vivo fiable para el recuento de las sinapsis juntando la bien conocida técnica de la tomografía a emisión de positrones (PET) con una nueva molécula llamada [11C]UCB-J. La [11C]UCB-J se ata a la SV2A, una molécula que se encuentra en cada membrana presináptica de las neuronas. Así que, el vínculo entre [11C]UCB-J y SV2A actúa como un marcador sináptico: el análisis PET cuantifica el número total de estos vínculos, que está relacionado con la densidad de las neuronas.
Esta técnica permite mapear la densidad de las sinapsis en cada región del cerebro. En el futuro cercano, el [11C]UCB-J SV2A PET imaging ayudará en la diagnosis y en la monitorización de las enfermedades neurológicas, como la enfermedad de Alzheimer, en la que hay una pérdida en el número de las sinapsis.
Referencias:
Acebes A. Brain Mapping and Synapse Quantification In vivo: It’s Time to Imaging. Front Neuroanat. 2017 Mar 7;11:17. doi: 10.3389/fnana.2017.00017. eCollection 2017.
Glasser, M. F. et al. A multi-modal parcellation of human cerebral cortex. 2016 Nature 536, 171–178. doi: 10.1038/nature18933
Finnema, S. J. et al. Imaging synaptic density in the living human brain. 2016 Sci. Transl. Med. 8:348ra96. doi: 10.1126/scitranslmed.aaf6667
La elaboración de éste post ha sido financiado por el proyecto PI15/01082, integrado en el Plan Nacional de I+D+I y cofinanciado por el ISCIII – Subdirección General de Evaluación y Fomento de la Investigación Sanitaria – y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).
