Contenido
- ¿Qué es el mapeo cerebral?
- La financiación de la investigación apoya la iniciativa BRAIN
- Objetivos clave del proyecto BRAIN
- Pros y contras del proyecto de mapeo cerebral
¿Qué es el mapeo cerebral?
Haga una pausa por un momento para considerar el cerebro. Puede contener 100 mil millones de células. Cada célula, llamada neurona, puede conectarse a decenas de miles de otras células cerebrales.
Estas redes apoyan funciones que son parte integral de nuestras vidas. Sin un cerebro que funcione mínimamente, la mayoría estaría de acuerdo, no hay vida significativa. La ciencia ha intentado iluminar el más vital de nuestros órganos.
La historia del mapeo cerebral
Entender el cerebro no como un órgano único y uniforme, sino como uno formado por regiones discretas es un concepto que existe desde hace más de 100 años. En 1909, Korbinian Brodmann escribió un artículo describiendo un mapa de la corteza cerebral, dividiendo la superficie del cerebro en 43 áreas. Separó estas regiones basándose en muestras de tejido cerebral finamente cortado que demostraban distintos patrones de tinción del cuerpo celular. La arquitectura de las células podría usarse para dividir el cerebro en áreas distintas.
Los intentos de Brodmann fueron muy influyentes. Correlacionar la estructura anatómica con la función cerebral fue algo único. Permitió que se desarrollara un marco que intentaba vincular el daño a estructuras específicas con la pérdida constante de función. Su mapa inicial todavía ayuda a los neurocientíficos a localizar los hallazgos en imágenes del cerebro, como se podría obtener en el contexto de un accidente cerebrovascular, una lesión traumática o un tumor.
Mapeo cerebral hoy
Así como otros mapas pueden perfeccionarse con el tiempo, el trabajo posterior ha ampliado nuestra comprensión de la organización topográfica de los tejidos del cerebro. El Proyecto Mapa de Actividad Cerebral fue creado para promover tales avances. Este proyecto fue promovido en una conferencia organizada por Miyoung Chun de The Kavli Foundation en Londres en septiembre de 2011.
Los científicos han seguido mejorando la comprensión de la estructura del cerebro.
En 2016, el cerebro se subdividió en 180 parcelas separadas que mostraban claras diferencias en estructura, función y conectividad; se describieron 97 áreas incluidas por primera vez.
Estos mapas más nuevos se construyen con el uso de técnicas de imágenes por resonancia magnética (MRI), incluida la MRI funcional (fMRI), que miden el flujo de sangre en respuesta a diferentes tareas mentales (muy específicas).
Este tipo de mapeo implica moverse lentamente a través de la superficie del cerebro hasta que se notan cambios significativos en dos o más propiedades independientes, lo que ayuda a delinear las fronteras en el mapa. Aunque el número de áreas puede ser constante, los tamaños varían de un individuo a otro. Estas diferencias pueden distinguir de manera importante las habilidades cognitivas y creativas, así como el riesgo potencial de enfermedades relacionadas con el cerebro como el Alzheimer, el Parkinson e incluso la depresión.
Dividir el cerebro en partes más pequeñas puede ayudar a los neurocientíficos a apreciar cómo funciona como un todo. Sin embargo, las mediciones individuales pueden resultar incompletas, proporcionando una visión engañosa del cerebro y su función.
El mapeo también explica poco sobre la bioquímica que es fundamental. También puede fallar en dilucidar el papel de pequeños grupos de neuronas, o incluso de importantes neuronas individuales. A medida que avanza la tecnología, es posible que sea necesario repetir los esfuerzos de mapeo.
Más allá de las diferencias estructurales aparentes a nivel celular, puede ser posible organizar los tejidos del cerebro en función de su actividad e interconexiones. Con apoyo político y económico, este proyecto se incorporó a una Iniciativa BRAIN más amplia.
La financiación de la investigación apoya la iniciativa BRAIN
Desentrañar la complejidad del cerebro requiere un nivel de cooperación casi sin precedentes dentro de la comunidad científica, la voluntad de trabajar juntos a través de las divisiones geopolíticas y la puesta en común de recursos en una asociación público-privada global.
Originalmente denominada Mapa de Actividad Cerebral, la Iniciativa de Investigación del Cerebro mediante el Avance de las Neurotecnologías Innovadoras (BRAIN) fue lanzada por el presidente Barack Obama en los Estados Unidos el 2 de abril de 2013.
La Iniciativa BRAIN aspira a mapear la función de cientos de miles de neuronas simultáneamente, ya que funcionan a la velocidad de un pensamiento fugaz.
Antes de revisar las aspiraciones de este proyecto, es importante reconocer que los estadounidenses no están solos en el esfuerzo.
De hecho, el proyecto BRAIN se suma a otras iniciativas mundiales que forman parte de un impulso global para comprender mejor el funcionamiento interno del cerebro. El 19 de septiembre de 2016, se lanzó la International Brain Initiative en una reunión que acompañó a la Asamblea General de las Naciones Unidas. La National Sleep Foundation y el National Institute of Health (NIH) de los EE. UU. Han comprometido recursos para desarrollar y apoyar el proyecto.
Más allá del desarrollo de un plan detallado para orientar la investigación científica necesaria, incluidos los calendarios, los hitos y los costos estimados, se debe adquirir y mantener el apoyo financiero. El Proyecto de Mapeo Cerebral y la Iniciativa BRAIN más amplia se financió inicialmente con más de $ 100 millones y se espera que cueste miles de millones de dólares durante más de una década.
Más allá de los fondos públicos para investigación, los esfuerzos privados en el mapeo dinámico del cerebro han incluido:
- Allen Institute for Brain Science en Seattle (gastando $ 60 millones anuales durante 4 años)
- Instituto Médico Howard Hughes en Virginia (gastando al menos $ 30 millones al año)
- Fundación Kavli en Oxnard, California (gastando $ 4 millones anuales durante diez años)
- Instituto Salk de Estudios Biológicos en San Diego (comprometiendo $ 28 millones para esfuerzos)
La iniciativa de investigación colaborativa, público-privada, tiene en última instancia el objetivo de apoyar el desarrollo de tecnologías innovadoras que pueden crear una comprensión dinámica de la función cerebral.
Objetivos clave del proyecto BRAIN
La misión más amplia de la iniciativa BRAIN es "profundizar la comprensión del funcionamiento interno de la mente humana y mejorar la forma en que tratamos, prevenimos y curamos los trastornos del cerebro". Para lograr esto, se debe desarrollar nueva tecnología para explorar cómo interactúan las células y los circuitos del cerebro, revelando finalmente los complejos vínculos entre la función y el comportamiento del cerebro.
Hay varios objetivos clave de este proyecto, y existen innumerables formas en que estos se pueden lograr durante la próxima década.
- Neurotecnología avanzada: El apoyo financiero de investigaciones prometedoras conducirá al rápido desarrollo de tecnología que no solo nos ayudará a comprender los fundamentos del cerebro, sino también a diagnosticar y tratar los trastornos que lo afectan. La innovación, los avances científicos y el avance de los dispositivos requerirán equipos multidisciplinarios de ingenieros y neurocientíficos.
- Facilitar la obtención de imágenes dinámicas: Si las imágenes cerebrales actuales son como hojear una pila de fotografías, la tecnología más nueva producirá imágenes dinámicas, como ver el funcionamiento de un cerebro en tiempo real. La tecnología de imágenes debe ser avanzada para visualizar estas funciones con mayor resolución en diferentes escalas de espacio y tiempo.
- Explore la funcionalidad del cerebro: El cerebro no es un órgano estático; registra, procesa, almacena, recupera y usa activamente grandes cantidades de información casi instantáneamente. Para comprender esta capacidad, el cerebro debe investigarse en tiempo real con múltiples modalidades potenciales, muchas de las cuales no existen actualmente.
- Vincular el comportamiento a la función: La manifestación externa de la función cerebral se observa como un comportamiento. Lo que es más complicado son las innumerables formas en que se puede observar que alguien se comporta. Con el uso de modelos computacionales avanzados, puede ser posible desentrañar estos patrones y modelos pioneros para mejorar los comportamientos deseados.
- Mejorar las aplicaciones de los consumidores: Los dispositivos médicos que interactúan con el tejido cerebral pueden afectar profundamente nuestras vidas futuras, y la regulación debe promover la salud y el bienestar de los consumidores. Llevar estas tecnologías a los consumidores con miras a la seguridad y la eficacia es clave a medida que avanza el campo.
Pros y contras del proyecto de mapeo cerebral
Puede parecer que hay oportunidades ilimitadas y un potencial ilimitado en el campo de la neurociencia. A medida que avanzamos en el conocimiento sobre el cerebro, obtenemos una comprensión íntima de lo que significa ser humano. Sin embargo, el Brain Mapping Project puede tener algunos posibles inconvenientes.
- Drenaje de dinero: Un gran proyecto como este puede desviar el apoyo financiero y la atención de otras causas dignas. Esta financiación podría ser cortada abruptamente por agencias gubernamentales o sin fines de lucro.
- Diferentes prioridades de investigación: No todos los científicos tienen el mismo enfoque. Cuando se ven obligados a buscar apoyo financiero, esto puede alejarlos de sus fortalezas. Las consideraciones éticas también pueden limitar la cooperación, ya que no todos los científicos participarán en la investigación de primates, por ejemplo.
- Conflicto y falta de consenso: En la búsqueda de la verdad científica, el camino a seguir no siempre está claro. Las personalidades fuertes combinadas con diferencias de opinión pueden llevar a hipótesis y prioridades de investigación en conflicto. Esta falta de consenso entre los expertos puede sembrar discordia.
- Ignorar las contribuciones de países más pequeños: Aunque los países industrializados pueden contribuir con $ 300 millones en fondos de investigación, es posible que los países en desarrollo no puedan reclamar de manera similar un reclamo en el proyecto. Esto puede contrarrestarse con pacientes contribuyentes, organismos modelo y tecnologías asequibles, pero solo si se ofrece un asiento en la mesa.
- Ciencia básica versus tecnología aplicada: Algunos conocimientos científicos se obtienen únicamente con el noble objetivo de promover el conocimiento. Los incentivos financieros y la capacidad de crear una tecnología aplicada que pueda ser rentable pueden inclinar el enfoque del esfuerzo.
- Integrando los recursos existentes: Este proyecto se basa en trabajos anteriores y tiene que encontrar una manera de integrar el Proyecto Conectoma Humano de EE. UU. (Que se centra en mapear las conexiones estructurales y funcionales del cerebro), el Proyecto del Cerebro Humano de la Unión Europea (que se centra en la ciencia básica de cómo funciona el cerebro). ) y el programa CBRAIN de Canadá (que se centra en la creación de tecnologías que se puedan aplicar a la medicina), entre otros esfuerzos anteriores.
Afortunadamente, hay muchas promesas y motivos de esperanza a medida que este proyecto continúa. El mapeo cerebral eventualmente integrará múltiples medidas, que incluyen:
- Espesor cortical
- Función del cerebro
- Conectividad entre regiones
- Organización topográfica de células
- Niveles de mielina (aislamiento graso que acelera la señalización neuronal)
Unificar los esfuerzos de investigación, permitiendo que los equipos colaboren e intercambien información, para perseguir objetivos específicos bajo la bandera del Brain Mapping Project permitirá avances sustanciales en neurociencia.
Una palabra de Verywell
El Brain Mapping Project representa un compromiso notable para financiar el progreso en nuestra comprensión de la correlación entre estructuras y funciones dentro del cerebro. Potentes microscopios, recursos de supercomputación y herramientas universales de mapeo cerebral permitirán a los científicos acelerar el descubrimiento. Es posible que estos avances permitan mejorar la salud cerebral de toda la humanidad, pero solo si se mantienen la financiación y la cooperación.