China crea un avanzado centro de mapeo cerebral

Este centro de alta tecnología busca inducir un gran avance en el campo de estudio de la neurociencia por medio del mapeo de imágenes del cerebro humano producidas a nivel industrial.

Los neurocientíficos están a las puertas de un gran avance en su complejo campo de estudio gracias a la apertura de un enorme centro de mapeo cerebral que será abierto próximamente en Suzhou, China que según sus desarrolladores buscará transformar el mapeo cerebral de alta resolución.

Este centro contará con 50 máquinas automatizadas que pueden cortar rápidamente un cerebro de ratón, ajustar imágenes de alta definición de cada rebanada y reconstruirlas en una imagen 3D. Esto constituye toda innovación en esta área de la ciencia cerebral puesto que un laboratorio típico de mapeo de imágenes cerebrales solo puede usar uno o dos de estos sistemas para crear imágenes cerebrales. Con respecto a este desarrollo tecnológico Hongkui Zeng, quien es bióloga molecular del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle, Washington, que se encuentra trabajando en asociación con China para la realización de este proyecto dice que esta fábrica científica “acelerará dramáticamente el progreso… La generación de datos a gran escala y estandarizada de una manera industrial cambiará la forma en que se hace la neurociencia”.

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La finalidad de este centro que inicialmente hará mapeo de imágenes cerebrales correspondientes a animales de laboratorio, es la de realizar imágenes en 3D del cerebro humano. Para ello pretende convertirse en un centro internacional que ayudará a los investigadores a mapear la conectividad neural en todos los sentidos, desde los estudios de la enfermedad de Alzheimer hasta los proyectos de inteligencia artificial inspirados en el cerebro.

Al frente de este centro se encuentra Qingming Luo, investigador en el área de Mapeo de imágenes biomédicas en La Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (HUST por sus siglas en inglés) (ver aqui ) ubicada en Wuhan, China.

Esta instalación llamada HUST-Suzhou Institute for Brainsmatics (Instituto de Inteligencia Cerebral) tiene un presupuesto de 5 años por la cantidad de 450 millones de yuanes (US $ 67 millones) y empleará a unos 120 científicos y técnicos. Luo, que se llama a sí mismo un “brainsmatician”, también construyó el instituto de alta velocidad que emplean los sistemas de imagen cerebral.

¿Cómo será el Mapeo cerebral de Alta Velocidad?

El gran número de máquinas que emplea este centro que tienen una velocidad y una resolución impresionantes, pueden reunir la misma cantidad de detalle en un cerebro de ratón en dos semanas, en vez de lo que requeriría meses usando otras tecnologías, como la resolución de imagen súper confocal. El instituto de Suzhou generará una enorme cantidad de datos: cada mapa de cerebro de ratón solo será de 8 terabytes, dice Luo. Sin embargo, esta cantidad se hace insignificante con respecto a la cantidad de datos que se requeriría almacenar para realizar un mapeo completo de un cerebro humano, 1500 veces mayor que el del cerebro de un ratón. A la tasa actual de procesamiento de datos del instituto, esta labor requeriría al menos 20 años, por lo que el director de este centro indica que ya se encuentran mejorando la velocidad de los dispositivos que funcionan actualmente en el laboratorio e incorporar en un futuro cercano, la utilización de múltiples dispositivos en paralelo.

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Ya el trabajo de este centro de alta tecnología comienza a arrojar sus frutos. Los participantes en una reunión de febrero de la iniciativa estadounidense BRAIN (Investigación del cerebro a través del avance de innovadoras neurotecnologías) en Bethesda, Maryland fueron los primeros en apreciar una imagen de prueba producida por este laboratorio en donde se puede observar una neurona que envuelve todo el camino alrededor del cerebro de un ratón.

 

Mito: utilizamos más del 10% de nuestro cerebro
Inteligencia

 

A partir de esta imagen los científicos sugirieron que el alcance extenso de la neurona muestra que la célula tiene un papel en la coordinación de entradas y salidas a través del cerebro para crear conciencia. Y es que este campo del uso de la tecnología en mapeo cerebral apenas comienza a crecer. Josh Huang, un neurocientífico en Cold Spring Harbor Laboratory en Nueva York y que también se asoció con este centro tecnológico chino dice que “el acceso a un mapeo rápido y de alto rendimiento del cerebro podría transformar la comprensión de los neurocientíficos acerca de cómo las neuronas están conectadas en el cerebro… Así como la secuenciación de alto rendimiento ayudó a los genetistas a desenredar el genoma humano en los años 2000, esto tendrá un gran impacto en la construcción de los atlas cerebrales de resolución celular en múltiples especies”.

Los cerebros de mamíferos tienen millones de células, y los cerebros humanos incluso tienen miles de millones. Adicional a eso, las células vienen en unos 10.000 tipos diferentes, marcados por las diferencias en la forma, el tamaño y los genes que expresan. Los neurocientíficos esperan que el mapeo de las estructuras y cómo interactúan les ayude a revelar sus funciones.

A pesar de que estos mapas requieran de un gran esfuerzo de realización (sobre todo en procesamiento de datos) son un avance gigantesco con respecto al mapeo actual. Actualmente, el proceso consiste en afeitar centímetros de largo cerebro de ratón en 15.000 rebanadas ultrafinas con una hoja de diamante, la tinción de cada capa con productos químicos o etiquetas fluorescentes para seleccionar las características particulares para luego obtener la imagen de cada capa con un microscopio y finalmente reconstruir las imágenes en un mapa 3D.

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Luo y su equipo enfrentan un desafío emocionante. Y para ello junto con el Instituto Allen & Cold Spring Harbor Laboratory de la Universidad de Stanford en California están formando una asociación interesante en búsqueda de intereses en común. Y como concluye Jürgen Goldschmidt, investigador de imágenes cerebrales en el Instituto Leibniz de Neurobiología en Magdeburgo, Alemania, “al comparar tipos de neuronas particulares a través de múltiples cerebros, los científicos podrían ser capaces de seleccionar los efectos de una enfermedad o un comportamiento aprendido sobre la estructura celular”. Esto cambiaría el futuro del tratamiento de problemas asociados con el cerebro de manera increíble y evolucionaría de gran manera la ciencia médica.

China crea un avanzado centro de mapeo cerebral
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Estudiante de Ingeniería Química en la Universidad de Los Andes y gran apasionado por la ciencia.

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