Proyecto Eyewire. Instrucciones del juego y su reto!


Necesitamos algo más inteligente que la supercomputadora más poderosa: ¡TÚ!



¿Y si pudieras investigar neurociencia desde tu casa? ¡Puedes! Y, además, neurociencia de vanguardia. EyeWire es proyecto de neurociencia ciudadana único en el mundo en el que cualquier persona puede participar activamente como investigador desde su casa, oficina o donde lo desee; y presumir de ello, por supuesto.


Te damos la bienvenida al proyecto EyeWire, cuyo objetivo es el trazado del conectoma; en particular, el conectoma de la retina. Este es el primer paso hacia el descubrimiento del conectoma del cerebro humano. Pero, ¿qué es un conectoma? Es el diagrama de todas las conexiones entre las neuronas de nuestro cerebro. Piensa en los gráficos que muestran las conexiones aéreas entre distintas ciudades, esos que aparecen en las revistas de las aerolíneas. Ahora imagina un gráfico con cien mil millones de ciudades y las conexiones entre todas ellas. Así será el conectoma de nuestro cerebro.


¿Y para qué servirá el conectoma? Por ejemplo, sabemos que algo funciona mal en el cerebro de las personas con trastornos mentales, pero en la mayoría de estos trastornos no hay nada anormal que hasta ahora haya podido ser observado en el cerebro. Una de las teorías es que las neuronas pueden estar mal conectadas, y para eso hay que verlas una a una. Otro ángulo, es que los neurocientíficos sospechan desde hace mucho que nuestros recuerdos pueden estar representados en la forma en que están conectadas nuestras neuronas; pero esto tampoco ha podido ser observado. ¿Y dónde está nuestra identidad individual, de qué está hecha? Pues podría estar en tu conectoma.

Error al crear miniatura: convert: no decode delegateDentro de la retina, oculto en el fondo del ojo, se encuentra un entramado increíblemente denso de neuronas interconectadas. Si logramos trazar el mapa de esa gran cantidad de conexiones entre estas células, estaremos más cerca que nunca de entender cómo funciona la visión. Para lograr esto, necesitamos algo más inteligente que la supercomputadora más poderosa – tú.




Puedes ayudar a descubrir cosas que las máquinas no pueden. Entra al mundo microscópico de la

retina para seguir las vueltas y giros de las neuronas que hasta ahora nadie ha visto. Estarás a la vanguardia de la exploración científica al trazar las múltiples conexiones de esas células ramificadas llamadas neuronas. Súmate a nosotros en la exploración de la selva del ojo.








Reto
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Contenido
1 El Conectoma de la Retina
2 Juego 1: Reconstruir Neuronas
3 Juego 2: Identificar Sinapsis
4 Reglas de Conexión
5 Relacionar las Conexiones con la Actividad
El Conectoma de la Retina

Nuestro reto es trazar el mapa de las conexiones de la retina analizando imágenes adquiridas mediante microscopía electrónica serial en el Instituto Max Planck de Investigación Médica en Heidelberg, Alemania. Un volumen retinal de 350×300×60 μm3 fue capturado en imágenes que suman un terabyte de datos.
Archivo:Nature09818-f1.2.jpg
Imagen de la retina capturada mediante microscopía electrónica de barrido serial block-face (SBEM). Escala de barrido = 100 micrones. Tamaño del voxel = 16.5×16.5×23 nm3.
Juego 1: Reconstruir Neuronas

El primer paso del reto es reconstruir los árboles de ramificaciones de las neuronas retinales mediante el trazado del paso de las ramas a través de las imágenes. Podrás lograr esto gracias a un juego simple: ayuda a nuestro software a pintar las neuronas como si las imágenes fueran un libro tridimensional para colorear. El esfuerzo colectivo de todos los jugadores producirá reconstrucciones tridimensionales de las neuronas como las de esta imagen:

500 px

Participar en el juego no requiere ningún conocimiento especializado de neurociencia; sólo un par de buenos ojos y práctica. Si lo prefieres, puedes dejar de leer esta página y ver las instrucciones detallas del juego aquí o empieza a jugar directamente aquí. Sin embargo, si quieres saber más sobre el plan científico específico, sigue leyendo.
Juego 2: Identificar Sinapsis

Reconstruir neuronas requiere el trazado de sus ramificaciones, que son como los “cables” de la retina. Esto por sí solo no es suficiente para descubrir el conectoma de la retina; también debemos indentificar las sinapsis. Este tipo de análisis de la imagen será realizado a través de otro juego que será presentando en el futuro cercano. La identificación de las sinapsis requerirá estrategias sutiles, debido a las limitaciones de la muestra capturada, lo que comentaremos más adelante.
Reglas de Conexión

Participar en cualquier de los dos juegos producirá información valiosa para entender cómo funciona la retina. ¿Cómo será utilizada esa información exactamente? Para responder esa pregunta, debemos enfrentarnos al hecho de la variabilidad. Es de esperar que cada retina esté conectada de una forma algo distinta. En ese caso, ¿trazar el mapa de las conexiones de una retina podrá decirnos algo que sea aplicable a otras retinas? Creemos que los conectomas retinales seguirán reglas invariables de conexión, y son estás reglas lo que realmente interesa a los investigadores. Se espera que muchas de las reglas dependan de los tipos de células neuronales. Por ejemplo, algo como “células tipo A reciben sinapsis de células tipo B”. Ya se conocen algunas de esas reglas, pero la gran mayoría aún no ha sido descubierta.



¿Cómo podrán descubrirse esas reglas a partir del conectoma retinal? El tipo de célula neuronal puede reconocerse por su forma distintiva y, por lo tanto, a partir de las reconstrucciones en 3D que nos ayudarás a crear a través del juego para colorear. El catálogo de tipos de células retinales aún no está completo, por lo que tu trabajo de reconstrucción también contribuirá con este objetivo.
Relacionar las Conexiones con la Actividad

Las neuronas de la retina responden con actividad eléctrica a los estímulos visuales. Esas señales neuronales eventualmente viajan a lo largo del nervio óptico desde el ojo hasta el cerebro. Por lo tanto, si queremos entender el papel de la retina en la visión, debemos medir la actividad de las neuronas retinales. Más aún, debemos relacionar las conexiones de las neuronas retinales con su actividad.



Esto puede lograrse mediante la combinación de dos procedimientos. Primero, antes de capturar las imágenes de las neuronas de la retina son microscopía electrónica, los investigadores utilizaron otro método de captura de imágenes (microscopía de doble fotón) para medir la actividad de esas neuronas. Por lo tanto, es posible relacionar la actividad de las neuronas retinales con su conectividad. Segundo, el tipo de célula de la neurona retinal puede ser identificada por su forma, y cada tipo de célula responde en una manera distinta al estímulo visual. Por consiguiente, podremos relacionar las conexiones de las neuronas retinales de esta muestra con la actividad de los tipos de célula que fue medida en otras retinas.




















Instrucciones
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Contenido
1 Lo Básico
2 Interfaz del Juego Eyewire
3 Habilidades
3.1 Completa las partes que faltan
3.2 Sigue las ramificaciones
3.3 Errores computacionales/experimentales
Lo Básico

Como ya puedes haberte dado cuenta, la retina tiene muchas neuronas y conexiones neuronales; y si aspiramos entender cómo funciona la retina, tenemos que observar un gran número de conexiones y neuronas. Con este objetivo, muchas muestras de retina fueron recolectadas y fotografiadas a través de un microscopio; y ahora es tu trabajo darle sentido a esas imágenes.



Imagina que dividimos en cubos pequeños las imágenes 3D de la retina. Cualquier neurona en particular atravesará varios de estos cubos pequeños. Nuestro procedimiento automático es bastante bueno para trazar el paso a través de estos cubos de una neurona específica. Sin embargo, a veces el software no llega a marcar la neurona completa o pasa por alto ramificaciones adicionales en su estructura. Necesitamos que rellenes todo lo que el programa haya dejado por fuera erróneamente. Recibirás instrucciones más precisas en la sección tutorial de la interfaz del juego EyeWire (pestaña “Play” en el menú de la página web principal); pero en principio, podrás ver el cubo desde dos perspectivas: una en 3D y la otra en 2D. La vista 2D representa esencialmente una sección horizontal, o cortes, a través del cubo. El programa ya habrá hecho parte del trabajo al colorear la neurona que nos interesa, y podrás ver ese coloreado en los dos tipos de vista. Podrás subir y bajar de una lámina a otra utilizando la rueda (o scroll) de tu ratón. Cada vez que veas que el trabajo de coloreado del programa fue incompleto, porque se detuvo aunque no haya una línea obvia o una frontera neuronal, debes hacer clic con el botón de tu ratón sobre el espacio que no fue tomado en cuenta. Entonces la computadora coloreará ese corte lámina y el resto de los cortes del cubo de acuerdo a lo que tú hayas agregado. Luego será apropiado que revises la neurona de nuevo para ver si el programa procesó adecuadamente lo que tú agregaste, o si hay nuevas áreas que agregar. Cuando no haya más áreas que deban ser coloreadas, habrás completado tu labor.








Interfaz del Juego Eyewire

Te damos la bienvenida a la interfaz del juego EyeWire. Este será tu portal principal hacia la exploración de la retina. Es a través de esta interfaz como explorarás y colorearás las neuronas. Al seguir las ramificaciones de las neuronas podremos trazar el mapa de sus conexiones y crear así conectomas. Imagina que es un libro para colorear en 3D. Mantente dentro de las líneas y no las cruces. Cada misión consiste en explorar un pequeño cubo seccionado. Primero exploremos una rama neural completa, como la que vemos aquí en 3D.



Al entrar en la interfaz, verás en la esquina superior izquierda las herramientas disponibles. Bajo las herramientas tendrás las opciones para cambiar la opacidad, ver tu progreso, revisar tu trabajo y pasar a la siguiente misión (cuando sea apropiado hacerlo). En la parte inferior izquierda de la pantalla verás un imagen interactiva 3D de la neurona que estás explorando. También puedes manipular la herramienta 3D para ver el cubo desde ángulos distintos o para aumentar y disminuir su tamaño utilizando la rueda (o scroll) de tu ratón. En la parte central de la pantalla verás un corte 2D que secciona las neuronas. Es allí donde quisiéramos tu ayuda para trazar el camino de las neuronas. Cuando quieras empezar, ubica en el corte la posición de inicio señalada con la flecha amarilla – es así como el programa marca el punto de partida que nos interesa.


Ahora tracemos la ramificación de la neurona. Sube y baja por el cubo pasando de un corte a otro con las teclas W y S, o con la rueda (o scroll) de tu ratón. Sigue la neurona que nos interesa hasta que llegues a un corte donde haya una sección de esa neurona que no esté completamente coloreada. Verás que la lámina amarilla en la vista 3D de la neurona se mueve según pases de una lámina a otra en la vista 2D. Cuando llegues a una sección de la neurona que el programa haya pasado por alto, haz clic en ella para colorearla. Si coloreas una zona errada, puedes deshacerlo haciendo clic mientras presionas la tecla de mayúscula (o con el botón derecho del tu ratón si usas PC). Si estás en la etapa tutorial, podrás ver tu progreso en el panel izquierdo.







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