El mapa de sólo un 1 milímetro cúbico del cerebro ocupa 700.000 millones de páginas

Científicos de Google y la Universidad de Harvard han creado el mapa del cerebro humano más detallado de la historia, usando más de 225 millones de imágenes y miles de horas de supercomputación durante más de un año de trabajo.

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El resultado no es sólo una maravilla de la neurociencia sino que además es una nueva demostración de lo increíblemente complejo que es el cerebro humano: todo ese esfuerzo y el increíble volumen de datos resultante sólo han conseguido codificar un milímetro cúbico del cerebro.

Para poner este dato en contexto, mientras que este mapa de un milímetro cúbico ha utilizado 1,4 petabytes de datos — un volumen de información lo suficientemente grande como para almacenar casi cuatro años de vídeo en alta resolución o 700.000 millones de páginas de texto — el cerebro humano tiene un volumen medio de 1.260.000 milímetros cúbicos.

Según su estudio, este mapa recoge sólo una millonésima parte de los estimados 86.000 millones de neuronas y entre 100 y 500 billones de sinapsis que hay en el cerebro. Pero, aún así, no deja de ser impresionante.

Cómo lo han hecho

Según un artículo publicado por Google, su mapa comenzó con una muestra de un milímetro cúbico tomada del lóbulo temporal de un cerebro humano. Después de teñirlo para obtener más contraste, lo encapsularon en resina para que pudiera mantener su forma.

Luego consiguieron cortar este milímetro en 5.300 capas. En total, cada una de estas capas tenía un grosor de sólo 30 nanómetros. En comparación, un pelo humano medio tiene un grosor de 70.000 nanómetros. El equipo pasó cada una de estas nanolonchas por un microscopio electrónico con una resolución de 4 nanómetros. De ahí salieron las 225 millones de imágenes en dos dimensiones, que fueron colocadas por un supercomputador en una matriz tridimensional para obtener el modelo final.

Pero el proceso no acaba ahí: para crear el mapa de conexiones, los científicos tuvieron que utilizar algoritmos de anteligencia artificial. Estos algoritmos tiene dos funciones. Una es deshacerse de inconsistencias y errores durante el proceso de escaneo. La otra, identificar qué es qué dentro de la tomografía.

Todavía un gran misterio

El mapa — que sigue el que ya hicieron de la mosca de la fruta — es totalmente interactivo (requiere Google Chrome para funcionar). Y todos los elementos de este mapa 3D están perfectamente identificados por la AI: Axones, mielina, cilia y dendritos, así como venas y arterias, están todos ahí.

Este esfuerzo para mapear las conexiones de todo el cerebro humano — llamado connectome — todavía está en su infancia. Usando el mismo método, el volumen de almacenamiento necesario para mapear un cerebro completo sería de 1,4 zettabytes. La estimación actual es que todos los datos de internet ocupan unos 40 zettabytes. Es decir, no da ni para el mapa de 30 cerebros humanos. Según una cálculo de 2019, Google, Amazon, Microsoft y Facebook almacenan entre todos 1,200 petabytes. Es decir: sólo 0.0012 zettabytes. Está claro que el reto es titánico.

En otras palabras, conseguir el santo grial del mapa completo del cerebro humano nos queda todavía bastante lejos. Pero estamos en camino y, con ese conocimiento, quizás podremos entender nuestra existencia un poco mejor.