En un avance sin precedentes, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha desarrollado una técnica para adquirir imágenes en 3D del cerebro humano con una precisión asombrosa en un tiempo récord de poco más de cuatro días. Este logro, que fue publicado en la revista Science, representa un gran paso adelante en nuestra capacidad para entender el funcionamiento del cerebro humano a nivel celular.
El proceso desarrollado por el equipo del MIT, liderado por el científico Kwanghun Chung, permite obtener imágenes simultáneas de cada mitad del cerebro, desde las estructuras más grandes hasta las más pequeñas, incluyendo las neuronas y las sinapsis. Este logro es especialmente significativo, ya que permite visualizar el complejo entramado de conexiones neuronales, conocido como conectoma, que es fundamental para entender cómo funciona el cerebro y cómo se desarrollan las enfermedades que lo afectan.
La técnica desarrollada por el equipo de Chung se basa en cortar el cerebro en cientos o miles de delgadas rodajas de tejido, obtener imágenes de cada una de ellas y luego reconstruir todas esas piezas en un cerebro completo para lograr un mapa preciso. Un proceso que hasta ahora era extremadamente laborioso y requería de mucho tiempo.
El nuevo enfoque presentado en Science minimiza los daños que sufre el tejido cerebral durante la preparación de las muestras para su análisis. Esto es posible gracias a la utilización de un dispositivo denominado megatomo, desarrollado por el ingeniero mecánico Ji Wang. El megatomo permite cortar los hemisferios cerebrales humanos sin dañarlos y luego reconstruirlos con gran precisión.
Además, el equipo de Chung ha desarrollado una nueva tecnología, denominada mELAST, que permite que cada porción de cerebro transparente sea flexible, duradera, expandible y fácil de manejar. Esto facilita enormemente el proceso de análisis del tejido cerebral.
Por supuesto, el proceso de reconstrucción del cerebro a partir de las imágenes obtenidas de cada rodaja de tejido no sería posible sin un potente análisis computacional. Para esto, el equipo de Chung ha desarrollado un software, llamado UNSLICE, que permite recomponer al nanómetro el cerebro como si no se hubiera cortado previamente. Este software fue desarrollado por el ingeniero Webster Guan.
La nueva técnica desarrollada por el equipo de Chung permite un viaje inmersivo al cerebro, desde la totalidad de un hemisferio hasta el interior de las estructuras celulares más pequeñas o la visualización de las sinapsis con todo detalle.
El impacto de este estudio es enorme, ya que, como señala el neurocientífico Manuel Valero, que no ha participado en el estudio, esta nueva plataforma puede tener un gran impacto en la optimización y automatización de los estudios del cerebro a corto y medio plazo.
Precisamente para demostrar las posibilidades de esta nueva técnica, el equipo de Chung realizó un estudio en un cerebro afectado por la enfermedad de Alzheimer. Observaron que la pérdida de sinapsis se concentraba en áreas donde había una superposición directa con las placas amiloides características de esta enfermedad. Sin embargo, fuera de las áreas de placas, la densidad de sinapsis era tan alta en el cerebro con Alzheimer como en un cerebro sano que utilizaron como control.
Finalmente, es importante destacar que esta tecnología no se limita al cerebro, sino que se puede aplicar igualmente a muchos otros tejidos del cuerpo. “Prevemos que esta plataforma tecnológica escalable mejorará nuestra comprensión de las funciones de los órganos humanos y los mecanismos de las enfermedades para estimular el desarrollo de nuevas terapias”, concluye Chung.
El estudio ha sido publicado en la revista Science con el título «Integrated platform for multiscale molecular imaging and phenotyping of the human brain».
