Una nueva ventana al cerebro humano: generan los mapas de su desarrollo más detallados hasta la fecha

Durante décadas, los científicos han intentado desentrañar el laberinto de fibras nerviosas que conecta las miles de millones de neuronas de nuestro cerebro, una maraña tan densa y compleja que parecía imposible de mapear con claridad.

Ahora, un equipo internacional de investigadores de la Universidad Técnica de Delft, la Universidad de Stanford, el Forschungszentrum Jülich y el Erasmus MC de Róterdam ha logrado lo que hasta hace poco era impensable: visualizar esa red neuronal con precisión micrométrica incluso en tejidos tratados con parafina, una práctica habitual en los laboratorios. El logro ha sido posible gracias a una técnica pionera llamada Computational Scattered Light Imaging (ComSLI), y sus resultados, publicados este martes en Nature, marcan un antes y un después en la forma de estudiar el cerebro humano.

Comprender cómo se conectan las neuronas es esencial para avanzar en el conocimiento de enfermedades como el alzhéimer o el párkinson. Hasta ahora, la observación de las redes neuronales en secciones de tejido fijadas en parafina —el método estándar para preparar muestras microscópicas— no permitía distinguir con detalle los haces de fibras nerviosas. ComSLI cambia ese paradigma.

Desarrollada por la física Miriam Menzel, esta técnica aprovecha la luz dispersada y algoritmos computacionales para reconstruir, con un nivel de detalle inédito, la arquitectura interna del tejido sin necesidad de modificarlo ni dañarlo. “Podemos ver con claridad estructuras que antes permanecían ocultas”, explica Menzel, cuya invención ya se perfila como una herramienta revolucionaria para la investigación neurológica y médica.

Versátil, accesible y universal

Uno de los mayores atractivos de ComSLI es su versatilidad. Puede aplicarse tanto a tejidos nuevos como a muestras centenarias, teñidas o sin teñir, congeladas o fijadas. “Podemos reanalizar secciones que llevan décadas archivadas en laboratorios de todo el mundo”, subraya Menzel.

La técnica requiere únicamente una fuente LED y una cámara de alta resolución, lo que la convierte en una herramienta asequible para laboratorios de investigación y hospitales.

Aplicaciones en neurología y oncología

El equipo ha demostrado que ComSLI permite cartografiar correctamente las vías nerviosas tanto en tejidos sanos como en muestras afectadas por esclerosis múltiple, alzhéimer o leucoencefalopatía. Esto abre la puerta a un análisis más profundo de los mecanismos que subyacen a las enfermedades neurodegenerativas.

En este sentido, la investigadora del CSIC Laura López-Mascaraque, que no ha participado en el estudio, explica en declaraciones a la agencia SMC que el estudio "nos ayudan a entender los periodos críticos del desarrollo, esas ventanas temporales en las que el cerebro es especialmente sensible a los estímulos y también a las alteraciones genéticas o ambientales. Comprender qué ocurre en esas etapas tempranas es fundamental para explicar el origen de muchos trastornos del neurodesarrollo, desde el autismo hasta la esquizofrenia, y para diseñar estrategias de prevención o intervención más precisas".

Pero su potencial va más allá del cerebro. Según Menzel, la técnica también revela otras estructuras fibrosas, como las del músculo o el colágeno, lo que podría mejorar la diagnosis del cáncer mediante el estudio de la organización de las fibras en los límites de los tumores. Además, puede aplicarse en secciones congeladas durante intervenciones quirúrgicas, ofreciendo resultados inmediatos.

Un paso más hacia el atlas cerebral definitivo

Los investigadores ya han aplicado ComSLI al BigBrain, un atlas tridimensional del cerebro humano construido a partir de miles de secciones tratadas con parafina. Por primera vez, han conseguido visualizar simultáneamente los cuerpos celulares y las fibras nerviosas en las mismas muestras, un avance que permitirá profundizar en la comprensión de la arquitectura cerebral.

Para el investigador Rafael Yuste, que no ha participado en las investigaciones, "este atlas de tipos celulares en el desarrollo es imprescindible no solo para entender científicamente cómo se desarrolla el cerebro, algo absolutamente fascinante si uno tiene en cuenta que se ensambla por sí mismo y se autoorganiza sin instrucciones externas, sino que además es una información fundamental para entender las alteraciones y patologías que ocurren durante el embarazo y en las primeras etapas de la vida".

"Estos resultados demuestran cómo la inversión sostenida en el desarrollo y aplicación de nuevos métodos tiene una importancia fundamental para la ciencia y la medicina", concluye en declaraciones a la agencia SMC.