NANJING, 6 dic (Xinhua) -- ¿Por qué algunos cerebros descubren las leyes del universo y otros crean melodías o pinturas conmovedoras? ¿Cómo se generan la memoria y la conciencia?
Podemos observar miles de millones de estrellas y detectar ondas en el espacio, pero todavía apenas conocemos nuestros cerebros.
Su sofisticada estructura y el número de neuronas son solo estimaciones.
Ahora científicos chinos están planeando realizar el mapa en tres dimensiones más claro de neuronas intrincadas y vasos sanguíneos en el cerebro humano.
Este ambicioso proyecto es como tomar fotos 3D de un bosque enorme de cerca de 100.000 millones de árboles, viendo no solo todo el bosque, sino también cada rama y hoja de cada uno de ellos.
"Nuestros métodos actuales no pueden ver tanto el bosque como los árboles. Nuestro objetivo es desarrollar nuevos métodos para obtener el mapa de alta resolución para ver claramente cómo está conectada la red neuronal", explicó Luo Qingming, líder de la investigación.
Luo, presidente de la Universidad de Hainan y científico jefe del Instituto de Ciencias Cerebrales Brainsmatics de Suzhou de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (HUST, por sus siglas en inglés), en la provincia oriental china de Jiangsu, indicó que la investigación ayudará a analizar los mecanismos de las enfermedades cerebrales y a promover el desarrollo de la inteligencia artificial.
"Los continuos cambios de las redes neuronales y las actividades cerebrales suponen un gran reto para analizar las funciones cerebrales. Pero creemos que las funciones y actividades cerebrales dependen de las células básicas, como una red de circuitos depende de sus unidades básicas: los componentes electrónicos", señaló Luo.
"Los diferentes tipos de neuronas son la base para el análisis de las funciones cerebrales y para la diagnosis y el tratamiento de las enfermedades cerebrales", apuntó.
Luo, de 52 años, era un investigador de fotoelectrones en Estados Unidos en la década de los 90 y fue la primera persona que tuvo éxito en medir la actividad cerebral mediante imágenes ópticas de infrarrojo cercano. Su tecnología fue premiada con una patente estadounidense.
Sin embargo, Luo dejó las condiciones de investigación de alta calidad en el exterior y volvió a China para trabajar en su antigua universidad, HUST, en 1997.
"Creo que debo contribuir a mi país", señala Luo, quien lanzó su proyecto con un presupuesto inicial de solo 200.000 yuanes (30.000 dólares) y un laboratorio de 25 metros cuadrados.
Captar y analizar imágenes cerebrales es extremadamente difícil y requiere de un alto conocimiento en diferentes disciplinas.
"El cerebro es tan blando como el tofu. Es difícil fijar muestras de cerebro y marcar los nervios y los vasos sanguíneos dentro. Nos llevó tres años resolver este problema", añade Luo.
"Necesitamos investigadores con diferentes formaciones académicas, como biólogos y químicos para preparar muestras de cerebros, ingenieros y técnicos con tecnología óptica, mecánica y control para desarrollar instrumentos para imágenes, y talentos informáticos para procesar los datos y mostrar los resultados", agrega.
El equipo necesitó ocho años para desarrollar el instrumento de imágenes cerebrales con derechos de propiedad intelectual independientes.
El logro fue publicado en la revista Science a finales de 2010, y fue clasificado como uno de los diez avances científicos más importantes de China en 2011.
"Si comparamos el sistema de imagen con una cámara, hicimos primero una cámara de blanco y negro y tomamos fotos en blanco y negro del cerebro de un ratón", explica el experto.
En 2016, el equipo recibió una inversión de 450 millones de yuanes para establecer el instituto Brainsmatics, evento que fue reportado en la revista Nature.
En el impecable laboratorio del instituto, una muestra de cerebro de ratón, envuelta en resina como un trozo de ámbar, es cortada en capas con un espesor de apenas un micrón.
Cada capa es escaneada y visualizada. El mapa de entero del cerebro del ratón se logra tras aplicar este proceso a unas 10.000 capas.
Las imágenes de los coloridos sistemas neurales y vasculares mostradas en el computador se asemejan a intrincadas redes de autopistas. Es el mapa más claro de un cerebro de mamífero que se ha podido lograr a nivel mundial.
"Hemos logrado el éxito con ratones y estamos haciendo esfuerzos para cartografiar cerebros de primates, que son más avanzados y más complicados", confiesa Luo.
"Nuestro objetivo final es ser los primeros en conseguir un mapa preciso del cerebro humano, lo que nos ayudará a descubrir sus secretos", señala.
Los científicos estiman que el cerebro de un ratón cuenta con decenas de millones de neuronas, y el de un mono, con miles de millones, en tanto que un cerebro humano tiene cerca de 86.000 millones.
"Para cartografiar un cerebro humano no basta con añadir más instrumentos. La enorme cantidad de datos obtenida tras la cartografía supondrá un gran desafío en términos de almacenamiento y análisis", advierte Luo.
Se estima que los datos generados por la representación de un cerebro humano equivaldrían a 200.000 películas de ultra-alta definición de 4K, lo que ocuparía todo el espacio de depósito del Sunway TaihuLight, el supercomputador más poderoso de China.
La computación es el mayor cuello de botella técnico, por lo que antes de cartografiar el cerebro humano habrá que esperar a que la tecnología informática se desarrolle más, afirma Luo.
El escaneo y la cartografía del cerebro humano también enfrentan desafíos éticos. "Nosotros marcamos las neuronas en el cerebro de un ratón con tecnologías transgénica y de etiquetado de virus, y estas no pueden aplicarse en el cerebro humano", señala.
"Hay innumerables problemas técnicos por superar, pero creemos que con el desarrollo tecnológico estos problemas podrán ser resueltos", agrega.
El equipo coopera con laboratorios e institutos de Estados Unidos, y proporciona datos para la investigación cerebral a Europa y otros países. Pero Luo espera con ansias el inicio del propio programa de ciencia cerebral de China.
La ciencia cerebral figura en la lista de los principales proyectos científicos y tecnológicos del XIII plan quinquenal de desarrollo económico y social de China (2016-2020).
"Esta investigación podría ayudar a mejorar la educación infantil y facilitar el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades relacionadas con el cerebro, como la depresión, el mal de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer", destaca Luo.
"Con suficiente apoyo financiero y concentrando nuestros esfuerzos, será posible hacer un mapa de alta resolución del cerebro humano en un lapso de cinco a diez años", pronostica el científico.
