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El Consorcio FlyWire, un equipo de científicos de varias partes del mundo, alcanzó un logro histórico: la creación del primer mapa completo de las neuronas en el cerebro de una mosca de la fruta adulta. Este diagrama abarca 139.255 neuronas y más de 50 millones de conexiones entre ellas, representando el cerebro completo de un insecto capaz de caminar y volar.
El mapa cerebral de la mosca es el más detallado hasta la fecha en el campo de la neurociencia. Se compara con esfuerzos anteriores que mapeaban cerebros más pequeños, como el de una larva de mosca, con solo 3.016 neuronas, o el de un gusano nematodo, que contiene 302 neuronas. Estos trabajos, aunque relevantes, no tenían la complejidad del cerebro adulto, lo que convierte este nuevo avance en un punto de inflexión para el estudio de la biología neuronal.
La tecnología detrás del descubrimiento
Para alcanzar este logro, los científicos utilizaron inteligencia artificial avanzada para analizar más de 100 terabytes de datos. El proceso comenzó con un cerebro de mosca hembra, que fue seccionado en siete mil láminas, cada una de solo 40 nanómetros de espesor. Estas se analizaron mediante microscopía electrónica de alta resolución, lo que permitió la creación de imágenes extremadamente detalladas del cerebro.
El análisis manual de estas imágenes habría sido imposible sin la ayuda de la inteligencia artificial (IA), desarrollada por investigadores de la Universidad de Princeton. Esta tecnología permitió mapear y clasificar cada neurona y sus conexiones con una precisión sin precedentes. Aunque la IA fue crucial en el proceso, todavía presenta ciertos márgenes de error, por lo que los científicos revisaron manualmente una gran cantidad de datos, una tarea equivalente a 33 años-persona de trabajo.
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Un cerebro que revela más similitudes que diferencias
Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es que el cerebro de la mosca no es tan individual como se creía. Los investigadores descubrieron que los cerebros de diferentes moscas son notablemente similares en cuanto a su cableado neuronal. Esto sugiere que, a diferencia de lo pensado anteriormente, cada cerebro no es una estructura única como un copo de nieve, sino que comparte patrones comunes.
Este hallazgo tiene implicaciones importantes, ya que sugiere que el estudio de un solo cerebro puede ofrecer información valiosa sobre los cerebros de otros individuos. Sin embargo, se encontraron algunas variaciones en el desarrollo neuronal en aproximadamente el 0,5 % de las neuronas, lo que podría explicar ciertas diferencias individuales o estar relacionadas con trastornos cerebrales.
Una herramienta para comprender la neurociencia humana
El mapa del cerebro de la mosca ofrece una herramienta valiosa para entender cómo funcionan los circuitos neuronales, tanto en insectos como en organismos más complejos. Las moscas de la fruta han sido un modelo en investigación biológica durante décadas, y su mapa cerebral puede ayudar a los científicos a estudiar cómo las neuronas controlan funciones tan diversas como el movimiento, la memoria o la percepción visual.
Este conocimiento podría servir como base para estudios en cerebros más grandes, como los de ratones o incluso humanos. Según el doctor Gregory Jefferis, uno de los codirectores del estudio, “Si queremos entender cómo funciona el cerebro, necesitamos un conocimiento mecanicista de cómo todas las neuronas están conectadas y permiten que pensemos y actuemos”.
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El futuro de los estudios neuronales
El próximo objetivo de los científicos es aplicar este enfoque para mapear cerebros más grandes. Aunque el cerebro de una mosca mide menos de un milímetro de ancho, contiene una complejidad considerable. Avanzar hacia cerebros más grandes, como el de un ratón, será un desafío aún mayor, pero los avances en inteligencia artificial y tecnologías de imagen hacen que este objetivo sea alcanzable en el futuro cercano.
Este proyecto ha sido un esfuerzo global, con la participación de más de 287 científicos y voluntarios de 76 laboratorios alrededor del mundo. El doctor Sebastian Seung, de la Universidad de Princeton, destacó que este es un ejemplo claro de cómo la inteligencia artificial puede avanzar la neurociencia, y consideró el cerebro de la mosca como un paso fundamental hacia el mapeo completo de un cerebro de mamífero.
La importancia del conocimiento compartido
Los investigadores también han hecho público el diagrama de cableado del cerebro de la mosca, permitiendo que otros científicos lo utilicen como base para estudios más avanzados. Esto podría conducir a descubrimientos en áreas como la neurobiología del comportamiento, el desarrollo neuronal e incluso ofrecer claves sobre el tratamiento de trastornos cerebrales en humanos.
Con cada neurona y conexión mapeada, los investigadores ahora pueden seleccionar áreas específicas del cerebro, como las neuronas responsables del movimiento o la visión, para estudios más detallados. Este mapa detallado abre nuevas puertas para explorar cómo los circuitos neuronales permiten que los organismos realicen acciones tan complejas como volar o navegar.
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