El proyecto, denominado Anchor (Atlas de Caracterización Neuroquímica del Tronco Cerebral Humano con Reconstrucción 3D), representa un avance significativo en la neurociencia al combinar más de 500 secciones de tejido de cerebros fetales, infantiles y adultos, según informó la BBC. El atlas fue construido a partir de imágenes de microscopía de alta resolución en lugar de técnicas moleculares más costosas, creando un mapa tridimensional detallado del tronco cerebral que identifica más de 200 grupos de células cerebrales y vías nerviosas.

Ocho marcadores químicos ayudan a distinguir diferentes tipos de células, produciendo una de las imágenes más claras hasta ahora de esta región vital pero poco comprendida del cerebro. El tronco cerebral ocupa solo una pequeña porción del cerebro, pero es esencial para mantener la vida. Vincula el cerebro con la médula espinal y controla la respiración, los latidos del corazón, el sueño, la vigilia y el movimiento. El daño a pequeños grupos de células dentro de él puede resultar catastrófico, pero la arquitectura densamente empaquetada de la región ha frustrado durante mucho tiempo los esfuerzos para mapearlo en detalle.

La importancia de Anchor no radica simplemente en producir otro mapa anatómico, sino en vincular dos mundos que han permanecido en gran medida separados: la imagen médica, que muestra el cerebro como un todo, y la patología celular, que lo revela célula por célula. Shubha Tole, neurocientífica india del Instituto Tata de Investigación Fundamental, describió el proyecto como un "programa visionario que coloca a India en la mesa internacional" y lo caracterizó como una "integración sin precedentes" de ingeniería, neurociencia y medicina.

Los médicos típicamente comienzan examinando el cerebro completo en una autopsia o tejido extirpado durante neurocirugía. Un cerebro adulto pesa aproximadamente 1,2 a 1,5 kilogramos, y sus pliegues y estructuras principales pueden revelar pistas importantes antes de que comience el examen microscópico. Rebecca Folkerth, afiliada a la Escuela de Medicina de Harvard y la Universidad de Nueva York, quien colaboró con el equipo del Centro Cerebral Sudha Gopalakrishnan, explicó: "Como neuropatóloga, comienzo examinando un cerebro completo a simple vista antes de observar pequeños fragmentos bajo el microscopio. Para la enfermedad de Alzheimer, podemos examinar solo 15 a 20 secciones, apenas una fracción de un porcentaje del órgano completo".

Esta ha sido la práctica desde el trabajo pionero del neurocientífico español Santiago Ramón y Cajal hace más de un siglo. La resonancia magnética moderna revela el cerebro completo pero carece de detalle celular; los microscopios revelan células individuales pero solo en cortes aislados. Folkerth, quien ha examinado miles de cerebros durante más de tres décadas, dijo a la BBC: "Lo que el centro indio ha creado es esencialmente lo que soñé a principios de mi carrera: tener exploraciones cerebrales que coincidan con la anatomía microscópica del cerebro".

Anchor intenta cerrar esa brecha. Los usuarios pueden ampliar desde el tronco cerebral completo visto en resonancia magnética hasta neuronas individuales mientras mantienen sus relaciones espaciales precisas. Los investigadores han puesto el atlas disponible gratuitamente en línea, esperando que se convierta en una herramienta de referencia para neurocientíficos, neurólogos y neurocirujanos en todo el mundo.

Sus aplicaciones podrían extenderse mucho más allá de la anatomía. Al comparar mapas de tronco cerebral saludable con tejido enfermo, los científicos pueden comprender mejor trastornos que van desde la enfermedad de Parkinson y el accidente cerebrovascular hasta la enfermedad de Alzheimer y el síndrome de muerte súbita del lactante. Mapas más precisos también podrían ayudar a los neurocirujanos a navegar una de las regiones más delicadas del cerebro con mayor confianza.

Anchor no es una herramienta de diagnóstico. En cambio, su mayor valor radica en las preguntas que podría ayudar a responder. Partha Mitra, científico del cerebro del prestigioso Laboratorio Cold Spring Harbor con sede en Nueva York, quien ha trabajado con el Centro Cerebral Sudha Gopalakrishnan, afirmó que atlas cerebrales detallados como este podrían tener un "impacto transformador" en el estudio de enfermedades neurológicas al revelar, célula por célula, cómo los cerebros afectados por condiciones como el Alzheimer o el autismo difieren de los saludables. También podrían ayudar a explicar cómo las infecciones, incluida la COVID-19, desencadenan daño neurológico a largo plazo, según Mitra.

Utilizando el accidente cerebrovascular como ejemplo, Folkerth señaló que el atlas ha descubierto nuevas características que podrían ayudar a los médicos a preservar el tejido cerebral que está lesionado pero aún no está más allá de la reparación, mejorando potencialmente los resultados de los pacientes. Otros científicos afirman que el atlas también podría ayudar a los neurocirujanos a navegar el tronco cerebral de manera más segura.

Parte del atractivo de este atlas radica en su simplicidad. Construido a partir de imágenes de alta resolución de finas rebanadas de tejido cerebral post mortem, el enfoque hace que el mapeo detallado a nivel celular sea asequible. Según Mitra, esto ha hecho posible cartografiar el tronco cerebral humano a una escala sin precedentes.

El logro refleja una transformación más amplia en la neurociencia, donde el progreso depende cada vez más tanto de la ingeniería y la computación como de la biología. Alrededor de 20 científicos pasaron 18 meses en el Centro Cerebral Sudha Gopalakrishnan analizando manualmente más de 200 secciones de cerebro, combinando exploraciones de resonancia magnética, anatomía microscópica y reconstrucción 3D en un único atlas digital. El centro ahora reúne a más de 200 investigadores, ingenieros y técnicos que trabajan con colaboradores en todo el mundo.

Los científicos han mapeado los cerebros de varias especies animales con detalle notable, pero el cerebro humano permanece comparativamente poco cartografiado porque los estudios detallados del tejido cerebral humano son escasos, según Mohanasankar Sivaprakasam, quien dirige el Centro Cerebral Sudha Gopalakrishnan. Esto no significa que los científicos hayan carecido de atlas cerebrales. Partha Mitra explicó: "Diferentes atlas hacen cosas diferentes". Los atlas basados en resonancia magnética capturan la estructura amplia del cerebro pero no las células individuales. Los atlas histológicos mapean su arquitectura a resolución celular utilizando imágenes microscópicas de cortes de tejido. Los enfoques moleculares más nuevos van un paso más allá, identificando la identidad precisa de cada célula.

Sin embargo, los científicos aún saben notablemente poco sobre cómo las aproximadamente 20,000 proteínas del cerebro se distribuyen en diferentes regiones y tipos de células, una frontera que probablemente definirá la próxima generación de mapeo cerebral. Folkerth afirmó: "Cada cerebro es un cofre del tesoro de nuevo conocimiento".

El Centro Cerebral Sudha Gopalakrishnan ahora planea obtener imágenes de más de 100 cerebros humanos completos en diferentes etapas de la vida y trastornos neurológicos, incluida la enfermedad de Alzheimer y la demencia, creando una biblioteca de referencia que podría revelar cómo la enfermedad remodela el cerebro célula por célula.

El nuevo atlas no resolverá los misterios del cerebro humano. Pero al proporcionar a los científicos un mapa mucho más detallado, puede ayudarles a formular y eventualmente responder preguntas mejores sobre cómo funciona el órgano más complejo del cuerpo humano y cómo se ve afectado por la enfermedad.