lunes, 21 de noviembre de 2016

La “huella digital” del cerebro humano.


 ¿Es única? ¿Se mantiene inalterada a lo largo del tiempo?


Se ha descubierto recientemente que las conexiones estructurales de un cerebro son tan únicas que los investigadores son capaces de identificar a una persona basándose en la "huella digital" de su cerebro. Un equipo liderado por investigadores de la Universidad Carnegie Mellon fue capaz de descubrir esta huella cerebral utilizando un nuevo escáner MRI de difusión no-invasivo.

Usando la Resonancia Magnética de Difusión, los investigadores fueron capaces de mapear el conectoma, esto es,  las conexiones estructurales del cerebro o lo que se conoce como fibras de materia blanca. La forma en que estas fibras de materia blanca están conectadas es única de persona a persona, lo que permite a los investigadores identificar a alguien con exactitud casi perfecta.

Este tipo de escaneado MRI también permite a los investigadores "medir la integridad a lo largo de cada segmento de los cables biológicos del cerebro" lo que ayuda a distinguir patrones únicos. El escaneado de imágenes por resonancia magnética de difusión es diferente de las exploraciones de resonancia magnética regular, ya que es capaz de generar contraste en las imágenes mediante la difusión de moléculas de agua en tejidos biológicos.

La cuantificación de las diferencias o similitudes en los conectomas ha sido un desafío debido a la inmensa complejidad de las redes cerebrales globales.

Los investigadores utilizaron el método de Resonancia Magnética por difusión  en 699 cerebros para medir sus conexiones locales (las conexiones neuronales). Para crear realmente la "huella digital" del cerebro, los investigadores tomaron los datos de la resonancia magnética por difusión y luego la reconstruyeron para calcular la distribución de la difusión de agua a lo largo de las fibras de la sustancia blanca (el conectoma del cerebro).


Brain Fingerprint
Los datos de la MRI por difusión se reconstruyen para formar la "huella digital" del cerebro.
 Fotografía: Universidad de Carnegie Mellon


Los investigadores realizaron más de 17.000 pruebas de identificación con el fin de saber si la huella cerebral es realmente única. Los investigadores no determinaron cuán exacta era la huella digital, pero sí dijeron que eran capaces de determinar si dos huellas cerebrales provenían de la misma persona o no "con una exactitud del 100%".

La huella cerebral se puede utilizar también como un marcador fenotípico. En el estudio se encontró que los gemelos homozigóticos (hermanos que comparten la misma dotación genética) tienen un porcentaje de similitud del 12,51%. Los gemelos dizigoticos (hermanos nacidos en el mismo parto que no comparten la dotación genética) son similares en un 5,14%. Los hermanos que comparten ambos padres mostraban una similitud en la huella cerebral de un 4,51%, y todo ello relativo a la diferencia entre individuos no relacionados.


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Las diferencias y similitudes entre hermanos gemelos y no gemelos

La organización local de la arquitectura de materia blanca, o conectoma es realmente única para cada individuo, por lo que es posible la medición de las diferencias en el conectoma. El estudio encontró que la variabilidad en la arquitectura de la materia blanca local viene parcialmente determinada por factores genéticos, pero es extraordinariamente plástica a lo largo del tiempo.

El resultado de la investigación también muestra que el carácter distintivo de las conexiones cambia con el tiempo, un promedio de 12,79 % cada 100 días. Los cambios incluyen tanto el crecimiento como el decrecimiento de la conectividad en diferentes localizaciones cerebrales. Esto significa que muchas de nuestras experiencias de vida se reflejan de alguna manera en la conectividad de nuestro cerebro.

Se confirma, por tanto,  algo que siempre se ha asumido en la neurociencia: que los patrones de conectividad en el cerebro son únicos para cada individuo. Las experiencias compartidas, por ejemplo la pobreza o las personas que tienen la misma enfermedad patológica, se reflejan en las conexiones cerebrales, abriendo la puerta a posibles nuevos biomarcadores médicos para ciertos problemas de salud.

Este nuevo enfoque abre una nueva puerta para investigar la influencia de factores patológicos, genéticos, sociales o ambientales en la configuración única del conectoma humano.