Avance en la neurociencia: completan el primer mapa del cerebro de un insecto

Es el mapa cerebral más avanzado hasta la fecha, afirman sus cartógrafos. Pertenece a un insecto –la larva de una mosca– y representa “un logro histórico” que, en palabras de los autores, acerca a los científicos a la verdadera comprensión “del mecanismo del pensamiento”. El hito, confían, servirá de base para futuras investigaciones sobre el cerebro y el aprendizaje de las máquinas. Se publica este jueves en la revista Science.

En este caso pertenece a una cría de mosca del vinagre –la larva de Drosophila melanogaster– y es, hasta la fecha, el mapa más completo y extenso del cerebro de un insecto. Incluye 3.016 neuronas y todas las conexiones entre ellas: en total, 548.000 sinapsis.

“Han pasado 50 años y éste es el primer conectoma cerebral. Es la prueba de que podemos hacerlo”, señala el autor principal del estudio, Joshua T. Vogelstein, ingeniero biomédico especializado en conectómica, el estudio de las conexiones del sistema nervioso. “Si queremos entender quiénes somos y cómo pensamos, parte de ello consiste en comprender el mecanismo del pensamiento. Y la clave para ello es saber cómo se conectan las neuronas entre sí”, añade Vogelstein, citado en una nota de prensa de la Universidad Johns Hopkins.

El primer intento de cartografiar un cerebro –un estudio de 14 años sobre el gusano redondo [Caenorhabditis elegans] iniciado en la década de 1970– acabó desembocando en un mapa parcial y, en última instancia, en un premio Nobel. Desde entonces, se han cartografiado conectomas parciales en moscas, ratones e incluso seres humanos, pero estas reconstrucciones suelen representar sólo una pequeña fracción del cerebro total. Sólo se han generado conectomas completos de varias especies pequeñas con unos pocos cientos o miles de neuronas en sus cuerpos: el gusano redondo, una larva de ascidio y una de anélido marino.

Se calcula que el cerebro de un ratón es un millón de veces mayor que el de una cría de drosófila, lo que significa que la posibilidad de cartografiar algo parecido a un cerebro humano no es probable en un futuro próximo, “quizá ni siquiera en nuestras vidas”, apuntan en el comunicado de prensa.

El equipo ha elegido a propósito la larva de la mosca del vinagre porque, aun siendo un insecto, la especie comparte gran parte de su biología fundamental con los humanos, incluida una base genética comparable. “A efectos prácticos –indican los autores– su cerebro relativamente compacto permite obtener imágenes y reconstruir sus circuitos en un plazo razonable”.

Aun así, el trabajo ha llevado 12 años a las universidades de Cambridge y Johns Hopkins. Sólo la obtención de imágenes supuso invertir aproximadamente un día por neurona.

Uno de los objetivos de esta disciplina –la conectónica– es ofrecer herramientas para conocer mejor enfermedades neurodegenerativas, tales como el Alzheimer y el Parkinson.

Al final, el equipo de la Johns Hopkins y de la Universidad Cambridge trazó un gráfico de cada neurona y cada conexión, y clasificó cada neurona por la función que desempeña en el cerebro. Descubrieron que los circuitos más activos del cerebro eran los que conducían y alejaban a las neuronas del centro del aprendizaje (en el caso de la drosófila, el llamado ‘cuerpo pedunculado’, el equivalente en insectos al hipocampo de los mamíferos).

Los métodos desarrollados, aseguran los autores, son aplicables a cualquier proyecto de conexiones cerebrales, y su código está a disposición de quien intente cartografiar un cerebro animal aún mayor, apunta Vogelstein, añadiendo que, a pesar de las dificultades, se espera que los científicos se enfrenten, posiblemente en la próxima década, al reto de cartografiar el cerebro del ratón.