Los neurocientíficos de una universidad de Florida han sido pioneros en un método tecnológicamente avanzado de mapeo cerebral que creen que podría ayudar a desmitificar la enfermedad de Alzheimer, el autismo y enfermedades relacionadas, y ofrecer esperanzas de tratamientos más efectivos para las lesiones cerebrales traumáticas.

Un equipo de la Universidad del Sur de Florida (USF) laboratorio de desarrollo auditivo y conectómica está utilizando realidad virtual (VR) e inteligencia artificial para crear una línea de tiempo visual de alta definición del viaje de miles de millones de neuronas en los cerebros en desarrollo de ratones recién nacidos.

La tecnología de imágenes compleja proporciona representaciones 3D intrincadas de la cronología de la formación temprana del cerebro, que se ejecutan a través de modelos de IA de lenguaje grande existentes y se analizan en busca de cambios. Los roedores tienen tipos de neuronas y conexiones similares a las de los humanos.

La ciencia se centra en cáliz de Held, la terminal nerviosa más grande del cerebro de todos los mamíferos, que procesa el sonido. La disfunción auditiva ha sido ampliamente reconocida como la fuente de síntomas de trastornos, incluido el autismo, que normalmente resultan en deterioro social y cognitivo.

«La información puede ayudarnos a comprender los trastornos graves del desarrollo que ocurren cuando el cerebro no se desarrolla adecuadamente desde el principio», dijo el Dr. George Spirou, profesor de ingeniería médica en la USF, quien comparó las imágenes con un guión.

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Un mapa en 3D de la terminal nerviosa del cáliz del cerebro de un ratón. Fotografía: Universidad del Sur de Florida

“Es como si tuvieras una ruta desde, digamos, Nueva York a Chicago, y alguien tomara un desvío en Cleveland. Puedes descubrir por qué había una rampa de salida que no debería haber estado allí y regresar y arreglarla.

“Quizás encontremos las claves de algunos trastornos del desarrollo. Y en la situación de lesión física traumática o degeneración neuronal, ¿hay alguna forma de recapitular el desarrollo?

“Si pudiéramos engañar a una parte del cerebro haciéndole creer que se está desarrollando y necesita desarrollar más sinapsis, eso podría ser una terapia. Sin lograr un éxito total en ese ámbito, es una suposición, pero ciertamente parece razonable”.

Software de realidad virtual creado por Spirou, que cuenta con más de cuatro décadas de experiencia en investigación del cerebro, se utiliza para examinar las neuronas capturadas en las imágenes y analizar las sinapsis donde se conectan y comunican. El desarrollo de los sistemas neuronales en los mamíferos ha sido objeto de amplios estudios, pero nunca a este nivel combinado de resolución temporal y espacial, afirmó.

“Entre el cuarto y quinto mes de embarazo, el número de neuronas en el sistema nervioso explota casi exponencialmente y las sinapsis se forman a un ritmo de aproximadamente un millón por segundo, una cifra increíble si se tiene en cuenta que hay casi 100 billones de sinapsis en un mes. cerebro humano adulto. ,» el dice.

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“La plataforma VR importa enormes cantidades de datos y es capaz de observarlos y comprenderlos en 3D. Simplemente no hay manera de hacer eso en una pantalla 2D”.

Spirou dijo que además de tener similitudes estructurales con el cerebro humano, los ratones recién nacidos se utilizan para la investigación porque ofrecen una especie de microcosmos del embarazo humano.

“A los dos días de edad la terminal nerviosa empieza a crecer, a los cuatro días de edad está creciendo y a los seis días de edad casi crece”, dijo.

“Lo que hace el cerebro es como un juego de sillas musicales. Las neuronas inervan demasiado y entonces se produce una poda, como si alguien quitara una silla del juego. A los seis días de edad, se realiza la mayor parte de la poda, y a los nueve días de edad todo está configurado como será cuando sea adulto.

«Las ratas nacen muy inmaduras, por lo que la primera semana en una rata equivale al tiempo en el útero de un humano».

El proyecto USF, realizado en colaboración con científicos de la Universidad de California en San Diego, la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, fue financiado parcialmente por una subvención de 3,3 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). . ).

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En 2013, el entonces presidente Barack Obama anunció un ambicioso esfuerzo de mapeo del cerebro humano llamado Brain Initiative, comprometiendo una inversión inicial de 100 millones de dólares en fondos federales para ser distribuidos a través de los NIH y la Fundación Nacional de Ciencias.

Más de una década de avances Siguió un cambio en la investigación neurológica, lo que se reflejó fuera del paraguas federal de facto. La experimentación con financiación privada ha ganado protagonismo en los últimos años y meses, como Neuralink de Elon Musk, en el que un paciente paralizado pudo controlar una computadora a través de un chip implantado en su cerebro, antes de que surgieran contratiempos.

«Otras empresas están haciendo lo mismo, e incluso mejor, y estudiando tejido cerebral humano extraído de procedimientos neuroquirúrgicos, que es una nueva generación (de investigación), pero en adultos», dijo Spirou.

“En el período que estamos analizando, que serían las cuatro quintas partes, quizás, de los seis meses de embarazo, todavía no llegamos. Esto plantea una serie de preguntas, y no querríamos tomar una situación saludable y realizar un experimento que podría alterar la trayectoria del desarrollo.

“Entonces, lo que estamos haciendo con estos modelos de mouse será el mejor enfoque por algún tiempo. Lo que sucede en la ciencia es que lo que no se sabe se vuelve cada vez más claro, y este es un campo en crecimiento”.

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