Científicos completan el mapa del cerebro de la mosca de la fruta adulta
Investigadores utilizaron inteligencia artificial (IA) para mapear el cerebro de una mosca de la fruta adulta
El líder de un equipo de investigación de Princeton que ha cartografiado el cerebro de una mosca de la fruta adulta (un avance crucial para entender el cerebro humano) explica su logro de una manera que desafía su complejidad.
"Así como no querrías ir a un lugar desconocido sin Google Maps, no se debe explorar el cerebro sin un mapa", declaró Sven Dorkenwald, autor principal del estudio, quien obtuvo su doctorado el año pasado en Princeton y actualmente trabaja en el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle. "Lo que hemos hecho es construir un atlas del cerebro y añadir anotaciones para todos los detalles, como los negocios, los edificios y los nombres de las calles".
Con este mapa, agregó Dorkenwald en un comunicado de prensa de Princeton, "los investigadores están ahora mejor equipados para navegar por el cerebro mientras intentamos entenderlo".
Al compararlo con una hoja de ruta que detalla tanto los pequeños callejones como las autopistas, Dorkenwald comentó que el nuevo mapa, denominado "conectoma", revela las conexiones en el cerebro de la mosca de la fruta a diferentes escalas. Esto podría eventualmente conducir a tratamientos personalizados para enfermedades cerebrales.
El equipo presentó su trabajo el 2 de octubre en una edición especial de la revista *Nature*.
Crearon un mapa detallado, neurona por neurona y sinapsis por sinapsis, del cerebro de una mosca de la fruta adulta (*Drosophila melanogaster*). Este mapa identifica los distintos tipos de neuronas y las conexiones químicas, o sinapsis, entre ellas, proporcionando información sobre los tipos de sustancias químicas que secreta cada neurona.
Las moscas de la fruta comparten el 60% de su ADN con los humanos y tienen similitudes con 3 de cada 4 enfermedades genéticas humanas. Comprender sus cerebros es un paso hacia la comprensión de los cerebros de especies más complejas, incluidos los seres humanos, afirmaron los investigadores.
Además, las moscas de la fruta son capaces de formar recuerdos a largo plazo, interactuar socialmente y navegar distancias considerables. Ahora que se ha establecido su conectoma, los investigadores esperan utilizar métodos similares para mapear animales con cerebros más grandes.
"Este es un logro significativo", comentó Mala Murthy, coautora del estudio y directora del Instituto de Neurociencia de Princeton. "No existe otro conectoma cerebral completo de un animal adulto con esta complejidad".
Investigadores anteriores habían mapeado los cerebros de un gusano *C. elegans* y una larva de mosca de la fruta, que tienen 302 y 3,000 neuronas, respectivamente.
El cerebro de una mosca de la fruta adulta es mucho más complejo, con cerca de 140,000 neuronas conectadas por aproximadamente 50 millones de sinapsis.
John Ngai, director de la Iniciativa de Investigación del Cerebro a través de Avances Innovadores en Neurotecnología (BRAIN) de los Institutos Nacionales de Salud, elogió este logro. "La diminuta mosca de la fruta es sorprendentemente sofisticada y ha sido un modelo valioso para comprender los fundamentos biológicos del comportamiento", indicó en un comunicado de prensa de los NIH. "Este hito no solo proporciona a los investigadores un nuevo conjunto de herramientas para entender cómo los circuitos del cerebro impulsan el comportamiento, sino que también sirve como precursor para mapear las conexiones en los cerebros de mamíferos más grandes y humanos".
En un artículo complementario publicado en *Nature*, los investigadores informaron sobre la creación de un mapa adicional, denominado proyectoma, que detalla las proyecciones entre regiones cerebrales. Este proyectoma permite un mapeo más específico de circuitos cerebrales que controlan comportamientos, como el circuito cerebral ocelar, que captura estímulos visuales y guía a la mosca durante el vuelo.
Para crear estos mapas, el Consorcio FlyWire de Princeton, que incluye a 287 investigadores de más de 76 laboratorios en todo el mundo, utilizó un modelo de inteligencia artificial y 21 millones de imágenes del cerebro.
El modelo de IA transformó "bultos y manchas" en estas imágenes en un mapa tridimensional etiquetado. Los investigadores compartieron sus hallazgos con la comunidad científica a medida que avanzaban en el proyecto.
"Reconstituir todo el diagrama de cableado manualmente habría sido imposible", destacó Sebastian Seung, co-líder del proyecto y profesor de neurociencia y ciencias de la computación en Princeton. "Este es un ejemplo de cómo la IA puede impulsar el avance en neurociencia".
La Iniciativa BRAIN de los NIH proporcionó parte del financiamiento para este proyecto.
"En muchos aspectos, [el cerebro] es más poderoso que cualquier computadora creada por el ser humano, pero en su mayoría no entendemos su lógica subyacente", afirmó Ngai. "Sin una comprensión detallada de cómo se conectan las neuronas, no podremos entender completamente qué funciona bien en un cerebro sano o qué falla en una enfermedad".
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