Con este mapa cerebral, estamos un paso más cerca de la simulación total de la mosca de la fruta


En cierto modo, las moscas de la fruta son como nosotros. Tienen ojos, piernas, sistema nervioso y les encanta la fruta. Sin embargo, a diferencia de nosotros, solo tienen unos pocos miles de neuronas en sus cerebros, lo que significa que los científicos pueden mapear no solo cada célula, sino cada conexión entre ellas, creando un "conectoma" digital completo de un ser vivo por primera vez, si piensas. al respecto, básicamente un ser humano.

Quizás estoy exagerando nuestras similitudes con las moscas de la fruta, que comúnmente se llaman por su nombre científico Drosophila (Melanogaster, aunque esa parte no suele ser necesaria), pero hay una razón por la que las usamos en muchos experimentos biológicos. Puede que no creas que eres muy similar a ninguna de estas criaturas, pero definitivamente te pareces más a una mosca de la fruta que a una bacteria o dinoflagelado. Comprender incluso un animal relativamente simple como Drosophila nos enseña mucho sobre los animales y la vida en general.

Aunque una sola Drosophila junto con la levadura es quizás el organismo mejor comprendido, todavía es demasiado complejo para simular todos sus aspectos. Diablos, estamos teniendo problemas para simular una sola celda correctamente. Sin embargo, si ves a un ser vivo no como una forma sino como una colección de sistemas relacionados, puedes empezar a morder al elefante.

El último bocado de un equipo dirigido por biólogos de la Universidad de Cambridge es un "mapa de sinapsis por sinapsis" del cerebro de una larva de Drosophila. Con 3.016 neuronas y 548.000 sinapsis, es diez veces más complejo que el último organismo cuyo cerebro fue mapeado, un miembro del Congreso. (En realidad, era uno de los peores tipos de gusanos, un anélido. Los humanos tenemos alrededor de 86 mil millones de neuronas y casi innumerables sinapsis).

La larva de la mosca de la fruta no es una mosca, por supuesto, pero ya es una criatura sofisticada con comportamientos adaptativos, estructuras análogas a los cerebros de moscas adultas, memoria a corto y largo plazo y otras funciones cerebrales esperadas. Además, son más fáciles de atrapar. Más importante aún, "tiene un cerebro compacto con varios miles de neuronas de las que se pueden obtener imágenes a nanoescala mediante microscopía electrónica (EM) y sus circuitos reconstruidos en un marco de tiempo razonable", según el artículo publicado hoy en Science. En otras palabras, es del tamaño correcto y no demasiado raro.

El cerebro se cortó en rebanadas increíblemente delgadas y se tomaron imágenes usando EM, y las rebanadas resultantes se examinaron cuidadosamente para ver cómo las neuronas, los axones y otras estructuras celulares continuaban entre ellos. "Desarrollamos un algoritmo para rastrear la propagación de señales en todo el cerebro a través de vías polisinápticas y para analizar las vías de retroalimentación (desde la detección hasta la salida) y la retroalimentación, la integración multisensorial y las interacciones interhemisféricas", escriben.

Volumen de microscopía electrónica de sección en serie que muestra la estructura del cerebro de Drosophila. Autor de la foto: Michael bobinado

El resultado es el modelo que veis que parece un caracol con peluca de payaso (ni que decir tiene que no lo parece en vivo).

Por supuesto, hay muchas observaciones interesantes sobre cómo se organiza el cerebro, desde bucles repetitivos anidados, integración multisensorial, interacciones interhemisféricas y todas esas cosas buenas. Pero tener un conectoma completo de una criatura compleja es inherentemente emocionante para cualquier persona en este campo: hay muchas cosas que puedes hacer una vez que tienes una simulación decente de un cerebro. Si bien estudios anteriores han replicado subsistemas individuales o cerebros más pequeños, esta es la caracterización más grande y completa hasta la fecha, y como recurso digital en 3D, es casi seguro que se usará y se citará en todas las disciplinas.

Algunas de estas cosas incluso se encuentran en redes neuronales artificiales; Estudiar cómo un cerebro tan escasamente poblado genera un comportamiento tan complejo podría "tal vez inspirar nuevas arquitecturas de aprendizaje automático".

Curiosamente, ya tenemos un modelo mecánico detallado del cuerpo y los movimientos de la mosca adulta, y aunque la pregunta es obvia, la respuesta es no: no podemos poner este cerebro en este cuerpo y decir que simulamos todo. Pero tal vez el próximo año.

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