Acaba de ser publicado, por investigadores de las Universidades John Hopkins y Cambridge, en la revista “Science”, el primer reporte completo del mapa del cerebro de un insecto con todas las interconexiones neuronales existentes en él. Este es un logro científico de primera magnitud que tomó más de una década en lograrse (ver: Michael Winding et al., “The connectome of an insect brain”, Science, 2023).

Este es el mapa preciso del cerebro de un insecto y es un resultado notable para la neurociencia pues eventualmente le permitirá acercarse a la comprensión de los mecanismos que explican el pensamiento. El equipo internacional compuesto por investigadores de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de Cambridge obtuvieron en detalle el diagrama que muestra la conexión de cada neurona del cerebro de la larva de una mosca de fruta, que es el ejemplo de un modelo básico comparable al de los humanos. No hay duda de que este trabajo tendrá importantes consecuencias en los investigadores que trabajan en la elaboración de la arquitectura de máquinas de aprendizaje, entre otras áreas.

El Dr. Joshua T. Vogelstein del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Johns Hopkins especializado en el estudio de la conexión del sistema nervioso explica: “El objetivo es conocer cómo las neuronas se conectan una con otra”.  De este conocimiento se pretende comprender qué es lo que los humanos somos, cómo pensamos y comprender los mecanismos físicos del pensamiento.

Vale recordar que el primer intento de mapear un cerebro tomó catorce años e inició en la década de los setentas en el siglo pasado, este estudio resultó en un mapa parcial del cerebro y en un premio Nobel. Desde entonces se han realizado estudios parciales de las conexiones neuronales de muchos sistemas biológicos incluidos, moscas, ratones y humanos, pero estas reconstrucciones típicamente representan solo una minúscula parte del cerebro completo. Mapas completos solo se habían obtenido para especies pequeñas con solo unos cuantos cientos de neuronas como larvas de mar y gusanos.

El trabajo reportado presenta el mapa completo de una larva de mosca de fruta, larva Drosophila melanogaster, y es el mapa completo de un cerebro que incluye 3,016 neuronas y las 548,000 conexiones entre ellas. Después de cincuenta años en que se inició esta línea de investigación, se logró finalmente un mapa de conexión total. El obtener mapas completos del cerebro ha resultado ser un proceso extremadamente difícil y tardado. Obtener una imagen completa requiere cortar cientos o miles de finas capas del cerebro, cada una de las cuales deberá ser estudiada por microscopía electrónica antes del largo y complejo proceso de reconstrucción pieza a pieza, neurona por neurona, hasta tener la representación completa del cerebro.  

Tomó más de diez años hacer esto con el cerebro de la larva de una mosca de fruta. El cerebro de un ratón se estima que sea millones de veces mayor que el de la mosca de fruta.  Esto implica que mapear un cerebro humano es un trabajo para un futuro lejano y probablemente esto se logre solo cuando se desarrollen nuevas técnicas veloces y automatizadas.  Aun así, se piensa que podrá aprenderse mucho del mapa del cerebro de la mosca de la fruta pues éste comparte mucha de la biología fundamental del cerebro de los humanos incluyendo su base genética y comportamientos de aprendizaje, será un invaluable instrumento para la neurociencia y para la ingeniería que podrá con circuitos modelar su comportamiento.

Se puede conjeturar que, en el futuro, a partir de un enfoque fisicalista, se logre modelar el cerebro humano y resolver a partir de bases científicas rigurosas problemas como la operación del pensamiento y el origen de la conciencia, entre otros. Recordemos que los fisicalistas consideran que las leyes de la física son suficientes para explicar todos los fenómenos naturales, incluyendo el comportamiento de los organismos vivos y de la mente humana. Ellos rechazan la existencia de entes no físicos como almas, espíritus o fuerzas sobrenaturales.