Google ha creado, con la colaboración de la Universidad de Harvard, el mapa cerebral humano en 3D más detallado que se haya hecho hasta ahora. El mapa ―que se puede ver gratuitamente onlinemuestra las conexiones dentro del cerebro humano a escala nanométrica y nos revela una gran cantidad de detalles.

El ser humano está mapeando Marte, pero todavía no hemos sido capaces de extraer un mapa detallado del cerebro humano…hasta ahora.

Un equipo de científicos de Google y del Laboratorio Lichtman de Harvard ha creado un mapa navegable en 3D de un milímetro cúbico de tejido cerebral. Sí, es una sección muy pequeña de la corteza cerebral, pero la cantidad de datos de imágenes que arroja sobre la complejidad de nuestro cerebro es sorprendente, y tiene algo de emocionante; al margen de que abre una nueva puerta para poder estudiar en detalle nuestro cerebro.

El conjunto de datos de este milímetro cúbico suma 1,4 petabytes aproximadamente, un millón de gigabytes, o unas 700 veces la capacidad de almacenamiento de un ordenador medio, e incluye la reconstrucción de 50.000 células en 3D, 130 millones de sinapsis (conexiones entre ellas), 104 células revisadas y otras estructuras subcelulares por las que uno se puede pasear en la web de Neuroglancer.

Los datos obtenidos son tan numerosos que el equipo de investigadores todavía no los ha podido estudiar a fondo (algo similar a lo que ocurre con el genoma humano).

Google y Harvard crean el mapa cerebral en 3D más detallado
Vasos sanguíneos trazados por todo el volumen.

La corteza cerebral

La corteza cerebral es una capa superficial delgada del cerebro que juega un papel crucial en el pensamiento, la memoria, la planificación, la percepción, el lenguaje, la atención y gran parte de otras funciones cognitivas de nivel superior. Aunque actualmente ya sabemos muchas cosas acerca de la complicada organización de este complejo tejido, todavía desconocemos muchos aspectos sobre la organización de sus células nerviosas individuales y de las sinapsis.

Google y Harvard crean el mapa cerebral en 3D más detallado_
Resaltado de interneuronas de capa 2.

Cómo crearon el mapa cerebral en 3D

Para crear el mapa, los científicos tomaron una muestra quirúrgica humana del lóbulo temporal de corteza cerebral, tiñeron un volumen de 1 mm3 con metales pesados, lo incrustaron en resina, y lo cortaron en más de 5000 láminas de unos 30 nanómetros de grosor. Con un microscopio electrónico de barrido multihaz de alta velocidad, tomaron 225 millones de imágenes en 2 dimensiones, las cuales se unieron en un proceso muy meticuloso con métodos computacionales para conseguir la estructura tridimensional de 50.000 células, cientos de millones de neuritas y 130 millones de conexiones sinápticas.

Google y Harvard crean el mapa cerebral en 3D más detallado
Un axón con elaboradas estructuras en espiral

Ahora, uno de los próximos retos de Google es conseguir almacenar los próximos mapas, ya que este 1, 4 petabytes de datos representa tan solo una millonésima parte del volumen de todo un cerebro humano. Para situarnos: mapear el cerebro de un ratón podría generar exabytes de datos y el mapeo completo de un cerebro humano arrojaría una cantidad de datos equiparable a la cantidad de contenido digital generado en un año en la Tierra. Por este motivo, están investigando paralelamente sobre el aprendizaje automático para comprimir datos.

No deja de ser curioso que esta noticia se haya producido la misma semana en la que el MIT ha anunciado el desarrollo de una técnica para no solo codificar todo tipo de archivos digitales como ADN (imágenes, páginas de texto, películas, etc.), sino también para la recuperación selectiva de archivos entre los fragmentos del ADN; una investigación financiada por la Oficina de Investigación Naval, la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. que abre las puertas a un nuevo y extraordinario sistema de almacenamiento de datos.  

Google y Harvard crean el mapa cerebral en 3D más detallado
Sinapsis entrantes excitadoras e inhibidoras.