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Crean un revolucionario atlas en 3D del cerebro

Crean un revolucionario atlas en 3D del cerebro
BigBrain facilitará el estudio más detallado del cerebro y sus funciones, mejorando su comprensión y los avances de la neurocirugía.

 

El modelo, diseñado por el prestigioso The Neuro, permitirá avances insospechados en la neurocirugía y el tratamiento de enfermedades neuronales.

Hasta hace muy poco, imaginar la posibilidad de hacer un zoom dentro del cerebro para contemplar las diferentes variedades de células que hay en él, al estilo de lo que se puede hacer en Google Maps para contemplar las calles y casas de una ciudad, era una quimera. Sobre todo teniendo en cuenta que el cerebro está considerado la estructura más compleja del universo, con más de 86 billones de neuronas en su interior. Sin embargo, ahora es posible hacerlo gracias a un nuevo atlas cerebral llevado a cabo con una riqueza de resolución sin precedentes hasta este momento. BigBrain es el primer modelo microestructural en 3D del cerebro humano completo, y no sólo eso, sino que es accesible de forma gratuita para todos los investigadores del mundo a través de la web. La investigación que ha dado lugar al surgimiento de este nuevo atlas, publicada en la revista Science, ha sido llevada a cabo por el Montreal Neurological Institute and Hospital – The Neuro, McGill University en colaboración con investigadores del Forschungszentrum Jülich de Alemania.

“El atlas BigBrain ofrece una resolución casi celular, lo que supone una riqueza de detalle cercana a la de la propia célula, una capacidad que no había estado disponible previamente para reproducciones en 3D del cerebro humano –explica el Dr. Alan Evans, investigador de The Neuro, cofundador del International Consortium for Brain Mappping y co-creador del atlas-. Para poner en su contexto BigBrain debemos tener en cuenta que las imágenes obtenidas por resonancia magnética (MRI) hoy en día tienen una resolución espacial en 3D de 1 mm. En comparación con ellas, los datos del BigBrain son 50 veces más pequeños en cada una de las dimensiones, lo que ofrece resoluciones espaciales inigualables”.

“Los datos del BigBrain son 125.000 veces (50x50x50) más grandes que una resonancia típica y tienen un volumen de un terabyte, es decir, que ocupan 1000 gigas”, confirma el Dr. Alan Evans. Otra novedad es que el nuevo sistema será puesto al alcance de todos los profesionales de todos los países sin limitaciones, de forma que los investigadores del mundo entero podrán bajarse secciones del cerebro de la página de BigBrain, www.bigbrain.loris.caBigBrain se ha construido a partir de 7404 secciones histológicas del cerebro que fueron obtenidas de cuerpos celulares y después digitalizadas utilizando los últimos avances en capacidad de computación, análisis de imágenes cerebrales y la experiencia del equipo en el proceso de secciones histológicas completas del cerebro humano.

El avance en la resolución de las imágenes obtenidas es análogo a lo que supuso el paso de los antiguos mapas con líneas y curvas de nivel a las imágenes vía satélite obtenidas por Google. Ampliar esos viejos mapas no ofrecía ninguna información adicional, del mismo modo que tampoco lo hace ampliar las imágenes que las resonancias magnéticas ofrecen, puesto que no van más allá del punto de bloqueo de las imágenes que se pixelan a 1mm. El BigBrain atlas cerebral supone un equivalente a Google Street View, puesto que permite las ampliaciones y facilita información que nunca antes de este momento había podido verse en 3D.

Los atlas que había hasta ahora se basaban en cortes histológicos bidimensionales. BigBrain redefine los mapas tradicionales de la neuroanatomía, como los de Brodmann, y facilita una ultra visión del cerebro, empleando para ello técnicas completamente automatizadas de 3D. Los atlas basados en las imágenes de las resonancias magnéticas no permiten la integración de la información al nivel de los cortes corticales, las columnas, los microcircuitos o las células mayores. Con BigBrain, sin embargo, los científicos tienen la posibilidad de observar el cerebro con resoluciones de 20 micronésimas, lo que supone una concentración de 1000 micronésimas por cada milímetro de cerebro estudiado.

Las consecuencias de la aparición de BigBrain en el estudio y análisis del cerebro humano son incalculables. De entrada, puede ser utilizado para integrar y correlacionar datos de un amplio rango de disciplinas distintas, tales como la genética, la neurociencia molecular, la electrofisiología o la farmacología. Además, permitirá y acelerará la creación de modelos computerizados que reproduzcan las funciones cerebrales, el normal desarrollo de las mismas y las alteraciones que producen en ellas las enfermedades. BigBrain mejorará notablemente la importancia e interpretación de los datos dinámicos obtenidos en vivo por las resonancias de baja resolución, al combinar esos datos con la amplitud de conocimientos y el detalle espacial de las resoluciones de este nuevo atlas estático. Además, también mejorará los procedimientos de las neurocirugías, por ejemplo, permitiendo situar estimuladores cerebrales más profundos, y permitirá la localización espacial de algunas epilepsias intratables en este momento al conseguir el acceso a cierto tipo de células nerviosas.

El estudio, conocido como Supercomputing and Modeling for the Human Brain, ha sido financiado con los fondos de la Helmholtz Association Germany y del Human Brain Project de la Unión Europea. El centro encargado del desarrollo de esta investigación, The Neuro, prestigioso referente conocido como la referencia mundial en neurociencia celular y molecular, imagen cerebral, neurociencia del conocimiento y el estudio y tratamiento de la epilepsia, la esclerosis múltiple y los desórdenes neuromusculares.
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