El cerebro humano contiene regiones anatómicas distintas que
se comunican para procesar información, como recordar el nombre de una calle o
decidir qué comprar al salir de trabajar. La clave para tal procesamiento es
una vasta red de fibras nerviosas densamente empaquetadas llamadas tractos. Se
estima que hay miles de estos tractos, y, debido a que el cerebro humano está
tan fuertemente lleno de células, a menudo tienen una forma sinuosa,
trayectorias contorsionadas para formar sus conexiones críticas. Esa situación
ha añadido complejidad a los investigadores a la hora de imaginar vías tridimensionales
en el cerebro de una persona viva.
Eso ahora está cambiando con un nuevo enfoque llamado
tractografía, que se muestra con la técnica de visualización de datos 3D
presentada en este video. Aquí, los investigadores acercan y visualizan algunas
de las conexiones neurales detectadas con la tractografía que se originan o
terminan cerca del hipocampo, que es una región del cerebro esencial para el
aprendizaje y la memoria. Si te estás preguntando sobre lo que representan los diferentes
colores, indican la orientación de un tracto dentro del cerebro: de lado a lado
es rojo, de delante a atrás es verde y de arriba abajo es azul.
El video es obra de Tyler Ard, un neurocientífico del
laboratorio de Arthur Toga, en la Escuela de Medicina de la Universidad del Sur
de California en Los Ángeles. Como señala Ard, la tractografía es mucho más que
simples imágenes en 3D del cableado del cerebro. La técnica es un pilar del
Proyecto Conectoma Humano, que se ha propuesto mapear las conexiones neuronales
del cerebro en su totalidad. Sumando otras técnicas, la tractografía también
podría utilizarse un día para una imagen aún más precisa de los circuitos del
cerebro, lo que podría traer una mayor precisión al diagnóstico, tratamiento y
prevención de trastornos neurológicos. Dichos esfuerzos ya están en curso como
parte de la Iniciativa de Investigación del Cerebro a través de la Iniciativa
Avanzada de las Neurotecnologías Innovadoras (BRAIN®).
La tractografía comienza con un tipo especial de resonancia
magnética llamado resonancia magnética de difusión. Durante este escaneo, las
imágenes de resonancia magnética en 3D se toman de una manera que muestra el
paso normal, o difusión, de agua a lo largo de las fibras nerviosas del
cerebro. Todos los datos se cargan en un supercomputador programado para medir
la trayectoria de la difusión desde múltiples ángulos e inferir la ubicación y
dirección de un tracto. Estos cálculos se visualizan posteriormente a través de
un software especial.
Conseguir los datos correctos no sólo es un desafío con una
técnica relativamente nueva, sino que está repleto de pruebas y errores, desde
la recolección de datos hasta el seguimiento de la ruta errática de un tracto.
Para dar una idea, la mejor resolución posible de cada medida individual es de
aproximadamente 2 milímetros lo suficientemente grande como para contener decenas de miles de fibras nerviosas.
Ahí es donde Ard entra en la imagen. Como investigador de
visualización de datos, Ard pasa sus días en el laboratorio tratando de
desarrollar mejores programas y algoritmos que harán que la información
compleja de neuroimagen sea más comprensible, reduciendo los errores y haciendo
que el proceso de visualización sea más intuitivo, útil y aplicable.
Ard ha reunido una impresionante biblioteca de videos de
tractografía. Éste, ahora con la narración agregada por el mismo Ard, fue
destacado recientemente en el Concurso Cerebro-Arte 2016, patrocinado por The
Neuro Bureau. Si te ha gustado este video, echa un vistazo a algunas de las
otras ofertas en los siguientes enlaces:
Brain Basics (National Institute of Mental Health/NIH)
Magnetic Resonance Imaging (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering/NIH)
Laboratory of Neuro Imaging (University of Southern California, Los Angeles)
Brain-Art Competition 2016 (The Neuro Bureau)
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