La complejidad del cerebro humano es mucho más rica y numerosa que las estrellas del universo visible. ¿Qué aprenderíamos si lográramos conocer las interacciones entre cada neurona individual, y los patrones mediante los que se comunican? ¿Qué produce los trastornos mentales más acuciantes y cómo podemos curarlos? Probablemente, aprenderíamos mucho acerca de la manera como pensamos y como funciona nuestra memoria.

En un nuevo estudio publicado en la revista Cell, investigadores de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) lograron construir el primer mapa detallado de las sinapsis del cerebro de ratones modificados genéticamente.

El responsable del estudio es el doctor Seth Grant, del Center for Clinical Brain Sciences, quien afirma que:

Existen más sinapsis en el cerebro humano que estrellas en la galaxia. El cerebro es el objeto más complejo que conocemos y comprender sus conexiones a este nivel es un gran paso hacia desentrañar sus misterios.

Como estrellas en un mapa del espacio, cada neurona toma el papel de una galaxia, y la comunicación entre ellas (conocida como sinapsis) como si fuera una estrella. Supongamos que cada una de estas conexiones pudiera distinguirse de las demás: el resultado es una exquisita gama de relaciones eléctricas y proteínicas que muestra la variedad y especificidad de las funciones cerebrales. De este modo, el mapa del cerebro de estos ratones constituye una especie de mapa de las constelaciones que llevan a cabo distintas acciones y tareas.

Para lograr esto, los científicos crearon algo llamado SYNMAP. La modificación genética de los ratones produce un brillo distintivo para diferentes tipos de sinapsis, según la proteína que esté en juego. Al añadir proteína fluorescente, los investigadores fueron capaces de seguir el recorrido de una misma ruta neuronal para después catalogarla.

 

Sinapsis como constelaciones iluminadas

Los investigadores utilizaron un algoritmo para categorizar los miles de millones de sinapsis en 37 subtipos, cada uno de los cuales está asociado a un lugar del cerebro, así como a una respuesta física o mental (un movimiento, una decisión, un recuerdo, etc.). Para clasificarlas, el equipo desarrolló un algoritmo capaz de ordenar sin supervisión humana los más de 10 terabytes de información. Cada subtipo es distinto entre sí como una huella digital, a la cual llamaron “huella de synaptome“.

La imagen sináptica parece un conjunto de estrellas, todas brillando en distintos colores. Una conclusión provisional es que el cerebro puede procesar múltiples funciones dentro de una misma región, a través de diferentes synaptomes.

El objetivo de este enorme esfuerzo para mapear las redes sinápticas es entender cómo funcionan en los cerebros normales y patológicos (por ejemplo, en aquellos con trastornos como las alucinaciones, la esquizofrenia o el espectro autista) y, dado el caso, proponer tratamientos futuros que modifiquen la manera en la que el cerebro se comunica.

Otro posible resultado a futuro sería comprender la arquitectura del “connectome“, esto es, la distribución espacial de las sinapsis que produce el pensamiento. El connectome podría ser la clave para futuros esfuerzos de emulación cerebral computarizada, algo que parece salido de una novela de ciencia ficción, pero a lo que la investigación neurológica tiende a pasos agigantados. Los científicos advierten, sin embargo, que este es apenas un primer paso en ese esfuerzo titánico.