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Conectoma

Tractos de sustancia blanca dentro de un cerebro humano, visualizados mediante tractografía por resonancia magnética. Representación de un conectoma grupal basado en 20 sujetos....

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Tractos de sustancia blanca dentro de un cerebro humano, visualizados mediante tractografía por resonancia magnética.
Representación de un conectoma grupal basado en 20 sujetos. Las fibras anatómicas que constituyen la arquitectura de la sustancia blanca del cerebro humano se visualizan codificadas por colores según su dirección de recorrido (las direcciones xyz se corresponden con los colores RGB ). La visualización de las fibras se realizó utilizando el software TrackVis. [ 1 ]

Un conectoma ( / k ə ˈ n ɛ k t oʊ m / ) es un mapa completo de las conexiones neuronales en el cerebro , y puede considerarse como su " diagrama de cableado ". [ 2 ] Estos mapas están disponibles en diferentes niveles de detalle. Un conectoma funcional muestra las conexiones entre varias regiones del cerebro, pero no las neuronas individuales. Estos están disponibles para animales grandes, incluidos ratones y humanos, normalmente se obtienen mediante técnicas como la resonancia magnética (RM) y tienen una escala de milímetros. En el otro extremo están los conectomas neuronales , que muestran neuronas individuales y sus interconexiones. Estos generalmente se obtienen mediante microscopía electrónica (ME) y tienen una escala de nanómetros. Solo están disponibles para criaturas pequeñas como el gusano C. elegans y la mosca de la fruta Drosophila melanogaster , y pequeñas regiones de cerebros de mamíferos. Finalmente, están los conectomas químicos , que muestran qué neuronas emiten y son sensibles a una amplia variedad de neuromoduladores . A fecha de 2025, solo C. elegans posee un conectoma de este tipo.

La importancia del conectoma radica en la constatación de que la estructura y la función de cualquier cerebro están intrínsecamente ligadas, a través de múltiples niveles y modos de conectividad cerebral. Existen fuertes limitaciones naturales sobre qué neuronas o poblaciones neuronales pueden interactuar, así como sobre la intensidad y la direccionalidad de dichas interacciones. De hecho, la base de la cognición humana reside en el patrón de interacciones dinámicas configurado por el conectoma.

A pesar de la complejidad y variabilidad de las relaciones estructura-función, los conectomas constituyen una base indispensable para la interpretación mecanicista de los datos cerebrales dinámicos, desde los registros de células individuales hasta la neuroimagen funcional .

Los términos conectoma y conectómica fueron introducidos independientemente por Olaf Sporns en la Universidad de Indiana y Patric Hagmann en el Hospital Universitario de Lausana para referirse a un mapa de las conexiones neuronales dentro del cerebro. Este término se inspiró directamente en el esfuerzo continuo por secuenciar el código genético humano —construir un genoma— . Más recientemente, fue popularizado por el discurso de Sebastian Seung « Soy mi conectoma» pronunciado en la conferencia TED de 2010. [ 3 ] En 2012, Seung publicó el libro Conectoma: Cómo el cableado del cerebro nos hace quienes somos .

Tipos de conectomas

Las redes cerebrales pueden definirse en diferentes niveles de escala, que corresponden a los niveles de resolución espacial en las imágenes cerebrales. [ 4 ] [ 5 ] Estas escalas pueden clasificarse aproximadamente como macroescala, mesoescala y microescala. En última instancia, podría ser posible combinar mapas conectómicos obtenidos en diferentes escalas en un único mapa jerárquico de la organización neuronal de una especie determinada, que abarque desde neuronas individuales hasta poblaciones de neuronas y sistemas más grandes como las áreas corticales. Dadas las incertidumbres metodológicas que implica inferir la conectividad a partir de los datos experimentales primarios, y dado que es probable que existan grandes diferencias en los conectomas de diferentes individuos, cualquier mapa unificado probablemente se basará en representaciones probabilísticas de los datos de conectividad. [ 6 ]

Macroescala

Un conectoma a macroescala ( resolución milimétrica ) intenta capturar grandes sistemas cerebrales que pueden dividirse en módulos anatómicamente distintos (áreas, parcelas o nodos), cada uno con un patrón de conectividad propio. Las bases de datos conectómicas a mesoescala y macroescala pueden ser significativamente más compactas que las de resolución celular, pero requieren estrategias eficaces para la división anatómica o funcional precisa del volumen neuronal en nodos de red. [ 7 ]

Los métodos establecidos de investigación cerebral, como el rastreo axonal, proporcionaron las primeras vías para la creación de conjuntos de datos de conectoma. Sin embargo, los avances más recientes en sujetos vivos se han logrado mediante el uso de tecnologías de imagen no invasivas, como la resonancia magnética ponderada por difusión (DW-MRI) y la resonancia magnética funcional (fMRI). La primera, combinada con la tractografía, permite la reconstrucción de los principales haces de fibras en el cerebro. La segunda permite al investigador capturar la actividad de la red cerebral (tanto en reposo como durante la realización de tareas dirigidas), lo que posibilita la identificación de áreas del cerebro estructural y anatómicamente distintas que están conectadas funcionalmente.

Cabe destacar que el objetivo del Proyecto Conectoma Humano , liderado por el consorcio WU-Minn, era construir un mapa estructural y funcional del cerebro humano sano a escala macroscópica, utilizando una combinación de múltiples tecnologías y resoluciones de imágenes.

Primeros intentos de mapeo de conectividad

Reconstrucción tractográfica de las conexiones neuronales mediante DTI

A lo largo de la década de 2000, varios investigadores intentaron mapear la arquitectura estructural a gran escala de la corteza cerebral humana. Un intento aprovechó las correlaciones cruzadas en el grosor o volumen cortical entre individuos. [ 8 ] Se ha postulado que dichas correlaciones del grosor de la materia gris son indicadores de la presencia de conexiones estructurales. Una desventaja de este enfoque es que proporciona información muy indirecta sobre los patrones de conexión cortical y requiere datos de un gran número de individuos para derivar un único conjunto de datos de conexión en un grupo de sujetos. Otros investigadores han intentado construir matrices de conexión de todo el cerebro a partir de datos de imágenes de DW-MRI.

El proyecto Blue Brain intentó reconstruir el conectoma completo del ratón utilizando un bisturí de diamante afilado al límite atómico y microscopía electrónica para la obtención de imágenes de cortes de tejido. En 2018, lograron crear un atlas que proporcionaba información sobre los principales tipos de células, su número y su ubicación en 737 regiones del cerebro. [ 9 ]

El desafío de la conectómica a macroescala

Las exploraciones iniciales en conectómica humana a macroescala se realizaron utilizando regiones de igual tamaño o regiones anatómicas con una relación poco clara con la organización funcional subyacente del cerebro (por ejemplo, regiones basadas en giros y surcos ). Si bien se puede aprender mucho de estos enfoques, es muy deseable parcelar el cerebro en parcelas funcionalmente distintas: regiones cerebrales con arquitectura, conectividad, función y/o topografía distintas. [ 10 ] Una parcelación precisa permite que cada nodo en el conectoma a macroescala sea más informativo al asociarlo con un patrón de conectividad y un perfil funcional distintos. La parcelación de áreas localizadas de la corteza se ha logrado utilizando tractografía de difusión [ 11 ] y conectividad funcional [ 12 ] para medir de forma no invasiva los patrones de conectividad y definir áreas corticales basadas en patrones de conectividad distintos. Dichos análisis se pueden realizar mejor a escala de todo el cerebro e integrando modalidades no invasivas. Una parcelación precisa de todo el cerebro puede conducir a conectomas a macroescala más precisos para el cerebro normal, que luego se pueden comparar con estados patológicos.

Las vías a través de la sustancia blanca cerebral pueden trazarse mediante disección histológica y tinción , métodos de degeneración y rastreo axonal . Los métodos de rastreo axonal constituyen la base principal para el trazado sistemático de vías de larga distancia en extensas matrices de conexión anatómica específicas de cada especie entre regiones de sustancia gris . Estudios emblemáticos han incluido las áreas y conexiones de la corteza visual del macaco [ 10 ] y el sistema talamocortical en el cerebro felino. [ 13 ] El desarrollo de bases de datos neuroinformáticas para la conectividad anatómica permite la actualización y el refinamiento continuos de dichos mapas de conexión anatómica. La herramienta en línea de conectividad de la corteza del macaco CoCoMac [ 14 ] y el conectoma del lóbulo temporal de la rata [ 15 ] son ​​ejemplos destacados de este tipo de bases de datos.

conectoma químico

Las células nerviosas se comunican con las células adyacentes a través de sinapsis y uniones comunicantes, pero también se comunican con células distantes mediante sustancias químicas (típicamente neuropéptidos ) que se difunden a través del tejido y activan receptores en células lejanas. Existen cientos de estos neuromoduladores , y cada célula nerviosa emite y responde a un número mínimo de ellos. El gráfico que describe estas interacciones es otra forma de conectoma. El más grande (y único, a partir de 2025), el animal con un conectoma químico completo es C. elegans , [ 16 ] aunque hay trabajos preliminares en otros animales. [ 17 ] [ 18 ]

conectoma (neural) a microescala

Mapear el conectoma a la "microescala" ( resolución micrométrica ) significa construir un mapa completo de los sistemas neuronales, neurona por neurona. Esto es (apenas) posible para animales pequeños como gusanos o moscas (por ejemplo, ver conectoma de Drosophila ) pero el desafío de hacerlo en organismos más complejos se hace obvio: el número de neuronas que componen el cerebro fácilmente llega a miles de millones. La corteza cerebral humana por sí sola contiene del orden de 9×10 10 neuronas conectadas por 10 14 conexiones sinápticas . [ 19 ] En comparación, el número de pares de bases en un genoma humano es 3×10 9 . Algunos de los principales desafíos para construir un conectoma humano a la microescala hoy incluyen: la recopilación de datos llevaría años dada la tecnología actual, las herramientas de visión artificial para anotar los datos aún están en su infancia y son inadecuadas, y ni la teoría ni los algoritmos están fácilmente disponibles para el análisis de los gráficos cerebrales resultantes . Para abordar los problemas de recopilación de datos, varios grupos están construyendo microscopios electrónicos seriales de alto rendimiento . [ 20 ] [ 21 ] Para abordar los problemas de visión artificial y procesamiento de imágenes, el Open Connectome Project [ 22 ] está subcontratando algoritmos para superar este obstáculo. Finalmente, la teoría estadística de grafos es una disciplina emergente que está desarrollando herramientas sofisticadas de reconocimiento de patrones e inferencia para analizar estos grafos cerebrales.

Las técnicas de imagen no invasivas actuales no permiten capturar la actividad cerebral a nivel de neurona por neurona, excepto en animales pequeños que son ópticamente transparentes (como Danionella y las larvas de pez cebra ). El mapeo del conectoma a nivel celular en vertebrados más grandes actualmente requiere un análisis microscópico post mortem (después de la muerte) de porciones limitadas de tejido cerebral. Anthony Zador (CSHL) propuso técnicas no ópticas que se basan en la secuenciación de ADN de alto rendimiento . [ 23 ]

Los enfoques tradicionales de mapeo de circuitos histológicos se basan en imágenes e incluyen técnicas de microscopía óptica para la tinción celular , la inyección de agentes de marcaje para el rastreo de tractos o la preservación química del cerebro, tinción y reconstrucción de bloques de tejido seccionados en serie mediante microscopía electrónica (ME). Cada uno de estos enfoques clásicos tiene inconvenientes específicos en lo que respecta a su aplicación en conectómica. La tinción de células individuales, por ejemplo, con la tinción de Golgi , para rastrear procesos celulares y conectividad sufre de la resolución limitada de la microscopía óptica, así como de dificultades para capturar proyecciones de largo alcance. El rastreo de tractos, a menudo descrito como el " estándar de oro " de la neuroanatomía para detectar vías de largo alcance a través del cerebro, generalmente solo permite el rastreo de poblaciones celulares bastante grandes y vías axonales individuales. La reconstrucción por ME se utilizó con éxito para la compilación del conectoma de C. elegans , [ 24 ] y recientemente ( a partir de 2025)) se ha extendido, utilizando una considerable aplicación de tiempo, dinero y personal, a todo el sistema nervioso de las moscas de la fruta. [ 25 ] [ 26 ] Sin embargo, las aplicaciones a bloques de tejido más grandes de sistemas nerviosos completos tradicionalmente han tenido dificultades con proyecciones que abarcan distancias más largas.

En marzo de 2011, la revista Nature publicó dos artículos sobre microconectomas: Bock et al. [ 27 ] y Briggman et al. [ 28 ]. En ambos artículos, los autores caracterizaron primero las propiedades funcionales de un pequeño subconjunto de células y luego rastrearon manualmente un subconjunto de los procesos que emanan de esas células para obtener un subgrafo parcial. En consonancia con los principios de la ciencia abierta , los autores de Bock et al. (2011) han publicado sus datos para acceso público. El conjunto de datos completo de 12 terabytes de resolución de Bock et al. está disponible en NeuroData . [ 22 ] De forma independiente, también se están declarando gradualmente importantes topologías de interacciones funcionales entre varios cientos de células. [ 29 ]

En 2016, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia del gobierno de los Estados Unidos lanzó MICrONS , un proyecto multiinstitucional de cinco años para mapear un milímetro cúbico de la corteza visual de roedores, como parte de la Iniciativa BRAIN . [ 30 ] [ 31 ] Aunque solo se trata de un pequeño volumen de tejido biológico, este proyecto generará uno de los conjuntos de datos de conectómica a microescala más grandes que existen actualmente.

Alternativas a la microscopía electrónica para la obtención de conectomas detallados.

Las técnicas alternativas para mapear la conectividad neuronal a nivel celular ofrecen una nueva y significativa esperanza para superar las limitaciones de las técnicas clásicas y para compilar conjuntos de datos de conectoma celular. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] Usando Brainbow , un método de etiquetado de color combinatorio basado en la expresión estocástica de varias proteínas fluorescentes , Jeff W. Lichtman y sus colegas pudieron marcar neuronas individuales con uno de más de 100 colores distintos. El etiquetado de neuronas individuales con un tono distinguible permite luego el trazado y la reconstrucción de su estructura celular, incluyendo procesos largos dentro de un bloque de tejido.

En 2012, Zador y sus colegas propusieron otro enfoque alternativo a la microscopía electrónica para mapear la conectividad. [ 23 ] La técnica de Zador, denominada BOINC (codificación de barras de conexiones neuronales individuales), utiliza secuenciación de ADN de alto rendimiento para mapear circuitos neuronales. En resumen, el método consiste en etiquetar cada neurona con un código de barras de ADN único, transferir códigos de barras entre neuronas acopladas sinápticamente (por ejemplo, utilizando el virus del herpes simple tipo 1 , SuHV1) y fusionar los códigos de barras para representar un par sináptico. Este método tiene el potencial de ser económico, rápido y de altísimo rendimiento.

En 2022, una nueva técnica llamada LICONN combinó la expansión de hidrogel con microscopía óptica (en contraposición a la microscopía electrónica) para generar conectomas a nivel neuronal. [ 35 ] [ 36 ] Las principales ventajas son equipos más económicos (microscopios ópticos frente a microscopios electrónicos), una adquisición de datos más rápida y el etiquetado multicolor.

Plasticidad del conectoma

Al inicio del proyecto del conectoma, se creía que las conexiones entre neuronas eran inmutables una vez establecidas y que solo se podían alterar las sinapsis individuales. [ 6 ] Sin embargo, la evidencia sugiere que la conectividad también está sujeta a cambios, lo que se denomina neuroplasticidad . [ 37 ] Existen dos maneras en que el cerebro puede reorganizarse: la formación y eliminación de sinapsis en una conexión establecida o la formación o eliminación de conexiones completas entre neuronas. [ 38 ]

Patología

La conectómica se ha utilizado para evaluar estados cerebrales tanto en la salud como en la enfermedad. [ 39 ] [ 40 ] Además, los métodos basados ​​en el conectoma han tenido un impacto en la planificación o comprensión de opciones terapéuticas, como procedimientos de estimulación cerebral invasivos y no invasivos. [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] En este contexto, el término "cirugía conectómica" se introdujo en 2012, [ 44 ] como un marco para definir o refinar objetivos quirúrgicos mediante la identificación de circuitos cerebrales patológicos utilizando técnicas de neuroimagen como la tractografía basada en imágenes de difusión que también se aprovechan para la conectómica a macroescala. Se cree que los circuitos cerebrales disfuncionales median síntomas neurológicos o psiquiátricos en varios trastornos, y también se les ha denominado "oscilopatías", con la idea de que oscilaciones aberrantes se despliegan a lo largo de los circuitos cerebrales, transportando ruido sin sentido, en lugar de un flujo de información significativo a través del cerebro. [ 45 ] Una vez identificados, los circuitos disfuncionales pueden lesionarse mediante neurocirugía ablativa o interrumpirse mediante estimulación cerebral profunda . La biblioteca completa (hipotética) que relaciona los circuitos disfuncionales con síntomas neurológicos o psiquiátricos específicos se ha denominado el « disfunctoma » del cerebro humano, que podría mapearse iterativamente y utilizarse para orientar las terapias de intervención en los circuitos cerebrales. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

Organismos modelo y conjuntos de datos

Para los conectomas a macroescala, el sujeto de investigación más común es el ser humano. Para los conectomas a microescala, los sujetos más comunes son el nematodo C. elegans , [ 49 ] [ 50 ] la mosca de la fruta , [ 51 ] [ 52 ] [ 25 ] [ 26 ] el ratón , [ 53 ] y la lechuza común . [ 54 ]

Humano

El Proyecto Conectoma Humano (HCP) fue una iniciativa lanzada en 2009 por los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) para mapear las vías neuronales que subyacen a la función del cerebro humano. [ 55 ] El objetivo era obtener y distribuir información sobre las conexiones estructurales y funcionales dentro del cerebro humano, mejorando los métodos de imagen y análisis para aumentar la resolución y la practicidad en el ámbito de la conectómica. [ 55 ] Al comprender los patrones de cableado dentro y entre individuos, los investigadores esperan desentrañar las señales eléctricas que dan origen a nuestros pensamientos, emociones y comportamientos. Otros programas dentro de la Iniciativa Conectoma, como el Conectoma del Ciclo Vital y el Conectoma de la Enfermedad, se centran en mapear las conexiones cerebrales en diferentes grupos de edad y estudiar las variaciones del conectoma en individuos con diagnósticos clínicos específicos. [ 55 ] El Centro de Coordinación del Conectoma sirve como repositorio centralizado para los datos del HCP y brinda apoyo a los investigadores. [ 55 ] El éxito de este proyecto ha abierto la puerta a la comprensión de cómo la conectómica podría ser influyente en otras áreas de la neurociencia. Recientemente se ha mencionado el potencial de un proyecto "Connectome II", que se centraría en el desarrollo de un escáner diseñado para estudios de alto rendimiento con múltiples sujetos. [ 56 ] El proyecto buscaría utilizar los avances recientes en tecnologías de visualización para lograr una mayor resolución espacial en la obtención de imágenes de la conectividad estructural. [ 56 ] Los avances en esta área también podrían incluir la incorporación de tecnología móvil portátil para adquirir diversos tipos de datos conductuales, complementando la información de neuroimagen recopilada por el escáner. [ 56 ]

Animales pequeños

Caenorhabditis elegans , comúnmente conocido como C. elegans , es un nematodo (o gusano redondo) pequeño (<1 mm). Posee un sistema nervioso muy pequeño con 302 neuronas y alrededor de 5000 conexiones sinápticas (en comparación, por ejemplo, con el cerebro humano, que tiene 100 mil millones de neuronas y más de 100 billones de sinapsis). [ 57 ] Fue el primer animal con un conectoma sináptico completamente reconstruido, [ 58 ] y a partir de 2025es el único animal con un conectoma químico (neuropéptido) conocido. [ 16 ]

La reconstrucción del conectoma de C. elegans comenzó con la anotación manual de micrografías electrónicas, publicadas por White, Brenner et al. en 1986. [ 24 ] Basándose en este trabajo fundamental, el primer conectoma (entonces llamado "base de datos de circuitos neuronales" por los autores) para C. elegans fue publicado en forma de libro con disquetes adjuntos por Achacoso y Yamamoto en 1992. [ 59 ] [ 60 ] El primer artículo sobre la representación computarizada de su conectoma fue presentado y publicado tres años antes, en 1989, por Achacoso en el Simposio sobre Aplicaciones Informáticas en la Atención Médica (SCAMC). [ 61 ] El conectoma de C. elegans fue revisado posteriormente. [ 62 ] [ 63 ]

El pequeño tamaño del sistema nervioso de C. elegans ha permitido realizar estudios que serían difíciles o impracticables en organismos más grandes. Estos incluyen cambios durante el desarrollo del animal, [ 64 ] [ 65 ] variabilidad entre individuos, tanto a nivel de sinapsis como de conexión, a pesar de un linaje celular invariable [ 66 ] y cambios durante el desarrollo y el envejecimiento. [ 67 ] Los investigadores encontraron que el mayor cambio con la edad son los circuitos de cableado, y que la conectividad entre y dentro de las regiones cerebrales aumenta con la edad. [ 67 ] Otros estudios han combinado el conectoma con el comportamiento, las influencias ambientales y otra información disponible para estudiar la conexión entre la neuroanatomía y el comportamiento, [ 68 ] y sugirieron comparar el conectoma con el de otros animales, una vez disponible. [ 67 ]

Otros dos animales pequeños con conectomas completos son las larvas de la ascidia Ciona intestinalis [ 69 ] (177 neuronas del SNC, 6618 sinapsis, incluyendo 1772 uniones neuromusculares y 1206 uniones comunicantes) y Platynereis dumerilii (2728 neuronas, 25 509 sinapsis). [ 70 ]

mosca de la fruta

La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster , sirve como un modelo atractivo para explorar la estructura y el funcionamiento de los sistemas nerviosos. Su sistema nervioso central (SNC) es notablemente compacto, albergando aproximadamente 3000 neuronas en la larva y 200 000 neuronas en los adultos, y la mosca exhibe conexiones neuronales razonablemente estereotipadas entre individuos. [ 71 ] A pesar de su pequeño tamaño, este SNC sustenta un amplio espectro de comportamientos complejos y bien estudiados, además de que existen muchas herramientas genéticas que permiten realizar experimentos en el SNC. Obtener un conjunto de datos anatómicos del SNC de la mosca podría ser un paso fundamental, que potencialmente ofrecería información sobre los sistemas nerviosos de otros organismos. En la última década, debido en gran parte a los avances tecnológicos en la recolección de datos de microscopía electrónica y el procesamiento de imágenes, se han generado múltiples conjuntos de datos de conectoma a escala sináptica para la mosca de la fruta Drosophila melanogaster en sus formas adulta y larvaria.

La conectómica de Drosophila comenzó en 1991 con una descripción de los circuitos de la lámina . [ 72 ] Sin embargo, los métodos utilizados eran en gran medida manuales y el progreso posterior dependía de técnicas más automatizadas. En 2011, se publicó un conectoma de alto nivel, a nivel de compartimentos cerebrales y tractos interconectados de neuronas, para todo el cerebro de la mosca, [ 73 ] y está disponible en línea. [ 74 ] Se comenzaron a aplicar nuevas técnicas, como el procesamiento digital de imágenes, a la reconstrucción neuronal detallada. [ 75 ] Pronto siguieron reconstrucciones de regiones más grandes, incluyendo una columna de la médula , [ 76 ] también en el sistema visual de la mosca de la fruta, y el lóbulo alfa del cuerpo fungiforme. [ 77 ] En 2020, se publicó un conectoma denso de la mitad del cerebro central de Drosophila , [ 78 ] junto con un sitio web que permite consultas y exploración de estos datos. [ 79 ] A continuación se describen los métodos utilizados en la reconstrucción y el análisis inicial del conectoma del 'hemisferio'. [ 80 ] En 2023-2024, se obtuvo, reconstruyó y publicó el conectoma de 139.255 neuronas en el cerebro central de la hembra adulta de D. melanogaster , sin el VNC. [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]

Actualmente también existen dos conjuntos de datos disponibles públicamente del cordón nervioso ventral (VNC) de la mosca adulta. El cordón nervioso de la hembra adulta (FANC) fue recolectado mediante ssTEM de alto rendimiento por el laboratorio de Wei-Chung Allen Lee en la Facultad de Medicina de Harvard . [ 84 ] y fue reconstruido posteriormente en 2024. [ 85 ] El cordón nervioso del macho adulto (MANC) fue reconstruido poco después. [ 86 ] Además, el conectoma de un sistema nervioso central completo (cerebro conectado y VNC) de una larva de primer estadio de D. melanogaster ha sido reconstruido como un único conjunto de datos de 3016 neuronas. [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]

El progreso continúa: a partir de 2025, dos equipos han informado sobre conectomas completos del SNC adulto que incluyen tanto el cerebro como el VNC, en moscas macho y hembra. [ 25 ] [ 26 ]

Ratón

Se dispone de conectomas parciales de la retina de un ratón [ 28 ] y de la corteza visual primaria del ratón [ 27 ] . El primer conectoma completo de un circuito de mamífero (no del cerebro completo) se construyó en 2021. Esta construcción incluyó el desarrollo de todas las conexiones entre el sistema nervioso central y un solo músculo desde el nacimiento hasta la edad adulta. [ 90 ]

Una base de datos en línea conocida como MouseLight muestra más de 1000 neuronas mapeadas en el cerebro del ratón basándose en una base de datos colectiva de imágenes de resolución submicrométrica de estos cerebros. Esta plataforma ilustra el tálamo, el hipocampo, la corteza cerebral y el hipotálamo basándose en proyecciones de células individuales. [ 91 ] La tecnología de imágenes para producir este cerebro de ratón no permite una visión profunda de las sinapsis, pero puede mostrar arborizaciones axonales que contienen muchas sinapsis. [ 92 ] Un factor limitante para estudiar los conectomas del ratón, al igual que en los humanos, es la complejidad de etiquetar todos los tipos de células del cerebro del ratón; este es un proceso que requeriría la reconstrucción de más de 100 000 neuronas y la tecnología de imágenes aún no está lo suficientemente avanzada para hacerlo. [ 92 ]

Se están investigando algunas partes de la tecnología necesaria para escalar el mapeo de circuitos ultraestructurales al cerebro completo del ratón . [ 93 ] Sin embargo, el cerebro del ratón es aproximadamente 10 000 veces más grande que el cerebro de la Drosophila , el más grande reconstruido hasta 2025.. Por lo tanto, un conectoma de ratón requerirá avances no triviales en el mapeo de conectividad. [ 94 ]

Juego de alambre ocular

Eyewire es un juego en línea desarrollado por el científico estadounidense Sebastian Seung de la Universidad de Princeton . Utiliza computación social para ayudar a mapear el conectoma del cerebro. Ha atraído a más de 130 000 jugadores de más de 100 países.

Véase también

Referencias

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  • Base de datos con cientos de grafos cerebrales con diferentes resoluciones y funciones de ponderación en braingraph.org
  • El plan estratégico de los NIH para la investigación en neurociencia
  • Charla TED de Sebastian Seung : Yo soy mi conectoma
  • MITK Diffusion: Software gratuito para el procesamiento de datos de resonancia magnética ponderados por difusión, incluyendo conectómica.
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