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Iluminación del ­espacio extracelular

El novedoso método SUSHI permite obtener imágenes con alta ­resolución del espacio extracelular en el tejido cerebral vivo, lo que deja ver todas las células cerebrales del área de estudio y sus interacciones

Una nueva técnica permite representar el ­tejido cerebral vivo con todo detalle. Las neuronas aparecen como sombras negras. [Cortesía de Valentin Nägerl]

En síntesis

Hasta ahora, cuando los investigadores deseaban cartografiar la maraña de células nerviosas del cerebro, solían recurrir a la microscopía electrónica. Sin embargo, con esta técnica el tejido se destruye con la preparación.

En cambio, la técnica novedosa SUSHI permite explorar también las células cerebrales vivas con todo detalle. Este método de neuroimagen se basa en una variante de la microscopía óptica de alta resolución.

Con el método SUSHI no se tiñe cada célula nerviosa que se desea estudiar, como sucede con la microscopía de fluorescencia convencional, sino el espacio que existe entre ellas. De esta manera se obtienen negativos tisulares con alto contraste.

Sin duda, el cerebro humano constituye una de las estructuras biológicas más enigmáticas: una suerte de superordenador y biblioteca gigante en una sola pieza, con capacidad para la exploración y manipulación activa de sí mismo y del entorno. Con un volumen de solo litro y medio, contiene cerca de 80.000 millones de células nerviosas de diversos tipos, cuyas ramificaciones (dendritas y axones) alcanzan una longitud de varios centenares de miles de kilómetros. A ellas debe sumarse un número similar de células de la glía que aportan al sistema nervioso soporte, material aislante, nutrientes y protección.

Cada neurona entabla con otras células miles de contactos (sinapsis) a través de los cuales intercambia señales eléctricas en fracciones de segundo. Si nos imagináramos que nuestro cerebro es un globo terráqueo y las neuronas son personas, albergaría diez veces más habitantes que nuestro planeta. Y cada uno efectuaría sin parar centenares de llamadas telefónicas al mismo tiempo.

Nos encontramos todavía a años luz de entender por completo nuestro cerebro. Mientras no seamos capaces de medir la actividad de todas las células nerviosas, por no hablar de reproducir las funciones cerebrales en una computadora, en las neurociencias seguirá rigiendo la máxima siguiente: si no logramos entender la función compleja, al menos deberíamos tratar de averiguar cuál es la estructura subyacente.

Por esa razón, numerosos neurocientíficos han unido sus fuerzas en investigaciones conjuntas, como la iniciativa BRAIN y el Proyecto Cerebro Humano, para trazar un mapa de la arquitectura neuroanatómica del cerebro con la mayor precisión posible. Esta debería mostrar cómo y dónde se comunican las neuronas vecinas con las áreas cerebrales remotas y de qué manera colaboran entre sí.

Los investigadores esperan ahondar en el conocimiento de los circuitos neuronales a partir de este conectoma [véase «Objetivo: el conectoma», por Johanna Beyer y Anna von Hopffgarten; Mente y Cerebro n.o 84, 2017]. En última instancia, se deberían comprender los procesos neurobiológicos que subyacen a nuestros pensamientos, sentimientos y acciones, así como a las alteraciones cerebrales patológicas.

No obstante, este objetivo relativamente modesto no parece tan próximo como cabría suponer a primera vista. Las unidades elementales del cerebro se intercomunican de un modo complejo y se pueden examinar con diferentes escalas. Así, en el neurópilo, un entramado de fibras nerviosas y filamentos de células de la glía que ocupa una milésima de milímetros cúbicos y se sitúa entre los somas del sistema nervioso central, se congregan más de cien mil sinapsis con propiedades muy variadas. En el extremo superior de la escala espacial se encuentran los largos haces de fibras nerviosas de las neuronas, que se extienden cual gruesos cables de datos hacia áreas cerebrales remotas y otros órganos corporales. Algunas motoneuronas de la médula espinal, por ejemplo, llegan a medir más de un metro de longitud. Representar esta enorme diversidad con la ayuda de técnicas de neuroimagen supone un gran desafío.

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