Poruque descubrir el conectoma??

Neurona

Para entender cómo funciona el cerebro y por qué falla, no es suficiente estudiar sus regiones. Debemos investigar las neuronas, las células cerebrales que generan las señales eléctricas y químicas que están asociadas con nuestros pensamientos, sentimientos y percepciones. Tampoco es suficiente estudiar células aisladas, ya que lo que te hace inteligente es la operación coordinada de tus miles de millones de neuronas individuales. Para realmente entender el cerebro, debemos llegar a comprenderlo como una red de neuronas.

Este objetivo reduccionista finalmente parece real gracias a muchos avances tecnológicos muy emocionantes. EyeWire es uno de esos avances. Al participar en este juego relajante y adictivo, dándole color a imágenes cerebrales, puedes ayudarnos a trazar las conexiones de una red neuronal. No es necesario ningún conocimiento especializado en neurociencia; sólo debes tener curiosidad, inteligencia y observar. Tu trabajo ayudará a los científicos a entender cómo funciona la retina. También será utilizado por los ingenieros para mejorar la tecnología de computación que eventualmente permitirá detectar los “errores de conexión” en el cerebro que hipotéticamente estarán presentes en desórdenes como el autismo y la esquizofrenia.

¿Para qué estudiar las neuronas?

El espacio exterior ha sido llamado la “última frontera”, el objetivo final en nuestra búsqueda del conocimiento universal. Sin embargo, podemos percibir más fácilmente las estrellas en el extremo más lejano de nuestra galaxia que aquello que se encuentra dentro de nuestros cráneos. El cerebro es uno de los misterios más intrigantes y sorprendentes a los que se enfrenta la ciencia.



Desde el siglo XIX, los neurocientíficos han dividido el cerebro en regiones, cada una de las cuales está especializada en distintas funciones mentales. La corteza occipital es importante para la visión y la parte superior de la corteza temporal está relacionada con la audición.

El modelo de regiones ha sido útil para entender los síntomas de las lesiones cerebrales. Por ejemplo, los impedimentos de lenguaje tras una apoplejía generalmente tienen que ver con el daño a ciertas regiones del lado izquierdo del cerebro. Sin embargo, el modelo de regiones no ha servido para responder muchas otras preguntas. ¿Qué es diferente en el cerebro de una persona con autismo o esquizofrenia?, por ejemplo. Hasta ahora, los investigadores no han logrado identificar una anormalidad clara y consistente para ninguno de estos casos.

Muchos creen que tendremos éxito a este respecto a través de investigaciones más refinadas a nivel neuronal. Sin embargo, las cifras relacionadas son desalentadoras ya que el cerebro contiene un estimado de 100 mil millones de neuronas, que superan por mucho las decenas de cientos de regiones. Sabemos que las señales eléctricas y químicas circulan dentro y entre las neuronas. Existe evidencia abundante de que estas señales representan el funcionamiento de nuestra mente. Sin embargo, es poco lo que entendemos de este funcionamiento.

Nuestra ignorancia no se limita a desórdenes cerebrales. Los investigadores aún tienen problemas para entender cómo interactúan las neuronas de un cerebro normal cuando percibimos, pensamos y sentimos. Los estudios de las bases neurales de la percepción, en particular de la visión, han sido centrales en neurociencia desde hace mucho tiempo. EyeWire continúa esa tradición y se enfoca en la retina, que contiene las neuronas involucradas con las primeras etapas de la visión.

Las partes de la neurona

El cerebro contiene dos tipos de células: neuronas y células gliales. Puedes pensar en las neuronas como el elenco del espectáculo que llamamos la mente; y en las células gliales como el personal técnico. Sin el personal técnico no puede llevarse a cabo el espectáculo, pero ellos no son el espectáculo en sí mismo. Una neurona típica tiene tres partes principales: el soma, el axón y las dendritas. El soma es también llamado el “cuerpo celular” y contiene el núcleo y ADN. El axón es una rama larga, mientras que las dendritas son ramas más cortas. La información, en forma de señales eléctricas, viaja a través de las dendritas hacia el soma y luego al axón. Las señales eléctricas del axón son pulsos cortos llamados potenciales de acción o “espigas”.

Conexiones entre neuronas

El funcionamiento interno de las neuronas individuales es fascinante en sí mismo, pero la historia se vuelve mucho más complicada cuando incluimos las conexiones entre las neuronas. Cuando el axón de una neurona entra en contacto con una dendrita de otra, la comunicación se produce mediante una conexión especial llamada sinapsis. El axón envía información a otras neuronas al liberar moléculas conocidas como neurotransmisores (también pueden ocurrir transmisiones eléctricas directas entre neuronas). Una neurona típica está conectada a miles de neuronas más. Todas estas células forman una red altamente interconectada.

Para estudiar una red de neuronas sería útil tener un mapa de las conexiones de dicha red. El trazado de ese mapa ha sido difícil o imposible en el pasado, pero se está volviendo más factible gracias a los avances tecnológicos. Hay una tecnología conocida como microscopía electrónica serial que consiste en hacer cortes extremadamente delgados de tejido cerebral con una cuchilla de diamante para capturar una secuencia de imágenes en dos dimensiones para luego ensamblarla en una imagen tridimensional de cada neurona y sinapsis en el tejido.

La microscopía electrónica serial fue el método utilizado para mapear todas las conexiones neurales de la pequeña lombriz C. elegans.




Cada nodo de este mapa tiene un código de cuatro letras y corresponde a una de las 300 neuronas de la lombriz. Cada línea entre los nodos representa una conexión entre neuronas. Este mapa fue originalmente llamado “diagrama de cableado”, una analogía entre el sistema nervioso y un aparato electrónico. Actualmente lo llamamos conectoma. Fue necesario un laborioso esfuerzo de una más de una docena de años entre las décadas de los 70 y 80 para trazar este mapa. Una nueva versión de la microscopía electrónica serial, conocida como microscopía electrónica de barrido serial block-face, ha acelerado el proceso de captura de imágenes. Sin embargo, el análisis de estas imágenes para conocer el conectoma toma aún muchísimo tiempo. Hasta cierto punto, el análisis de las imágenes puede ser automatizado mediante el uso de inteligencia artificial (IA), pero las computadoras aún comenten errores y no pueden hacer el trabajo solas. EyeWire permite que personas como tú cooperen con la IA para hallar conectomas.

Para conocer más sobre el campo emergente del trazado del conectoma, mira esta TED Talk o lee el nuevo libro CONECTOMA.













Via: www.eyewire.org