Conocer los caminos que recorren los pensamientos y las ideas en el cerebro es un desafío para la medicina y la ciencia. En esta aventura por desvelar los misterios ocultos en el panel de control de los seres vivos se ha dado un gran paso. Revista de este jueves Ciencias Haciéndose eco del progreso realizado por un grupo de investigadores dirigido por la profesora Marta Zlatek y el profesor Albert Cardona del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica de la Universidad de Cambridge y colegas del Reino Unido y los EE. UU.: El primer mapa de las conexiones neuronales de una larva de mosca de la fruta.
un pequeño paso por más que parezca, El trabajo inspirará nuevos estudios de circuitos neuronales y arquitecturas de aprendizaje automático.. Cardona explica, en declaraciones a EL MUNDO, que «podemos comparar una red neuronal [el diagrama de las conexiones] La larva de mosca con otros organismos, para estudiar la relación entre la estructura del circuito y las capacidades de uno u otro. Al hacerlo, nos hacemos una idea de cómo funcionan los circuitos neuronales en general. »
Poniéndolo todo en contexto, se trata de “hacer una especie de ingeniería inversa”, explica Olivia Belbin, jefa del Grupo de Investigación en Neurodegeneración Molecular del Instituto de Investigación del Hospital de Santa Cruz y Saint Pau. “Es decir, aprendemos a usar una calculadora para luego poder hacerlo con una supercomputadora”. La traslación de las magnitudes se debe a que La larva de la mosca de la fruta tiene apenas 3.016 neuronas que dan lugar a 548.000 sinapsis, mientras que el cerebro humano tiene 86 millones y un billón de conexiones.“Hay más estrellas de las que hay en la Vía Láctea”, explica Alex Pais, director del Grupo de Investigación en Fisiología Molecular del Instituto de Investigación del mismo centro.
«La magnitud de lo que están ofreciendo es que hasta ahora no han visto todas las conexiones a la vez», afirma Paes. En este sentido, comenta Cardona, “la arquitectura del circuito en sí es interesante”. Esto sucede porque el sistema es complejo. «Observamos algunos patrones de conexiones llamados ‘conexiones de salto’, donde las neuronas no solo se comunican con las neuronas en la siguiente capa sino también con la siguiente. También descubrimos conexiones redundantes, que son bucles, es decir, una neurona no solo se comunica con la siguiente neurona pero también a las celdas anteriores, es decir, a aquellas a las que estaba conectado. «Omitir conexiones» y buclesson propiedades bien conocidas en el campo de la computación de circuitos neuronales Contribuir a aumentar drásticamente el poder computacional de las redes neuronales artificiales.«.
De forma pedagógica, un profesor de Cambridge explica el proceso. Un ejemplo de esto es cómo un animal recibe información visual (a través de los ojos) y olfativa (a través de la nariz) que, junto con la sensación interna de hambre, y el recuerdo de la exposición anterior a ese olor y su asociación con alimentos nutritivos, conducen a su decisión de tomar la ruta hacia la comida, donde estos recuerdos se forman y almacenan depende de si la información olfativa y la información nutricional están en un lugar donde los pesos de enlace pueden ser alterados para establecer la memoria.
Belbin confirma los hallazgos en la Zona de Aprendizaje. En lo que llaman el Centro de Aprendizaje hay muchas conexiones básicas que todos conocemos, pero también demuestra que En esa zona del cerebro asociada a la memoria abundan más otro tipo de conexiones, mucha interconexión en esta área. Una región del cerebro que controla procesos muy complejos. “El investigador cree que en un futuro aquí podrán encontrar pistas útiles en los procesos de demencia, como el alzhéimer.
Esto significa una nueva puerta para nuevas investigaciones importantes en el campo de las neurociencias.. “Puede que veamos las consecuencias en 10 o 15 años, pero necesitamos un punto de partida”, defiende José Porta Itesam, vicepresidente de la Sociedad Española de Neurología (SEN). “Estas investigaciones realmente comenzaron con Eric Kandel, el premio Nobel, con las primeras sinapsis en una hélice”, recordó.
Porta-Etessam también apunta a la traducción que puede tener en el campo del modelado computacional, “concretamente con el proyecto Blue Brain”. Aquí, Raphael Yost, profesor de ciencias biológicas y director del Centro de Neurotecnología de la Universidad de Columbia (Nueva York), presidente de la Fundación por los Derechos Neurológicos e impulsor del proyecto BRAIN, no duda en destacar los avances realizados.
“El trabajo me parece increíble, es preciso y de buena calidad, es una monografía incluida en Enlacesque es una nueva neurotecnología para Reconstruir sistemáticamente los cerebros de diferentes animales utilizando técnicas de microscopía electrónica automatizada. Esto comenzó con el trabajo innovador y casi heroico de White en el laboratorio de Brenner en Cambridge, en un artículo al que llamaron en broma Mente de gusano, precisamente cuando yo trabajaba allí, y ahora se ha convertido en un proceso semi-industrial, que involucra a grandes grupos de biólogos, microcientíficos, ingenieros e incluso grandes empresas tecnológicas, con un avance inexorable hacia los cerebros cada vez más complejos de las especies. dice Yuste, en declaraciones a SMC.
Cardona señala posibles rumbos que se podrían tomar a partir de ahora. «Hay varios pasos que pueden considerarse el siguiente paso. Quizás el paso más cercano es repetir el experimento: mapear la red neuronal a muchos individuos y compararlos, para poder Estudiar la base neuronal de sus características únicas en términos de sus respuestas a los estímulos, es decir, la individualidad.. Con los avances tecnológicos, lo que nos llevó años hacer ahora se puede repetir en cuestión de meses, por lo que es factible. De hecho, ya lo estamos haciendo en el laboratorio».
Respecto a los desarrollos tecnológicos que lo han hecho posible, Yuste no duda en subrayar la complejidad. “Es muy difícil realizar estos estudios, se necesitan grandes equipos, con mucho tiempo y mano de obra invertida, por eso es importante coordinar financiamiento y esfuerzos a nivel nacional e internacional en el campo de la neurotecnología. La red neuronal del ratón se está estudiando en colaboraciones en todo el mundo». Estos métodos también están comenzando a usarse en el cerebro humano, pero de una manera más elemental».