Conectoma

El conectoma tiene el objetivo de establecer un mapa lo más preciso posible de las conexiones entre las distintas partes del cerebro.

El nivel de organización del cerebro del que menos sabemos es el de las redes o el de la comunicación entre las distintas áreas cerebrales. Sabemos mucho de moléculas y de neuronas en un nivel bajo y bastante de sistemas como la visión o de conducta.

El cerebro tiene 10^11 neuronas. ¿cómo están conectadas? La respuesta es completamente relevante. El mismo número en una organización distinta produce resultados distintos. La mayoría de las combinaciones llevarían a cerebros no operativos. Simulaciones por ordenador de semejantes números son inútiles si no plasman la organización cerebral. Son las entradas y salidas de una neurona, sus conexiones, las que determinan lo que una neurona es, lo que hace. La estructura define la función, neuronas próximas procesan el mismo tipo de información y la conectividad entre las áreas nos dice cómo funciona el proceso en sentido amplio.

¿Cómo se puede realizar tal mapeo de conexiones?

La corteza cerebral contiene la llamada materia gris. Está compuesta por los cuerpos celulares de las neuronas. También contiene las sinapsis que se realizan en dichos cuerpos y en las dendritas. La salida de información se realiza a través de los axones. Estos salen de la corteza y se agrupan en fibras de millones de axones que conectan unas partes del cerebro con otras. Estas fibras axónicas constituyen la materia blanca.

Anatómicamente es posible seguir las fibras de axones y observar sus conexiones a simple vista. Pero a una resolución muy baja. Además las fibras se superponen unas a otras en tres dimensiones formando un enmarañado ovillo. La autoradiografía histológica permite teñir y seguir una fibra concreta. Siempre en análisis post mortem. En ambos casos el ánalisis es laborioso y limitado.

La resonancia magnética ha cambiado el panorama. Una técnica adicional llamada DTI (Diffusion tensor imaging) permite descubrir la materia blanca, las fibras axónicas. El agua difunde por igual en todas direcciones a menos que encuentre una barrera. Las paredes del axón recubiertas de vainas de mielina impiden la difusión del agua de modo que esta difunde en el sentido del axón. La resonancia magnética capta esta difusión del agua y revela el sentido de las fibras axónicas. Todo esto usando una técnica no invasiva en sujetos vivos. El equipo de Van J.Wedeen comparó los datos de ambas técnicas (DTI y autoradiografía histológica) en monos y comprobó que ambas correlacionaban y que DTI es perfectamente válida. Las fibras se cruzan en 3D y ello obliga a que el análisis matemático sea más preciso. Herramientas como BlueMatter de IBM ayudan a definir más precisamte estos cruces.

El conectoma no sería un mapa completo y detallado de sinapsis. Estas están aún a un nivel más bajo (hay billones de ellas en el cerebro). Sería más bien un mapa a gran escala.

Olaf Sporns bautizó con éxito en 2005 conectoma al mapa de conexiones cerebrales. El Human Connectome Project (HCP) está financiado por la administración norteamericana con 30M$ y pretende terminar el conectoma en 5 años. A buen seguro proporcionará una valiosa información para entender el funcionamiento del cerebro.