El cerebro es, con mucho, nuestro órgano más complejo, con sus miles de millones y miles de millones de neuronas que se comunican entre sí a través de una vasta red de conexiones sinápticas. Pero hay maneras más simples de mejorar nuestra comprensión de la misma que mapeando esta red imposiblemente intrincada. Entra en un gusano redondo de un milímetro de largo conocido como Caenorhabditis elegans, que los científicos han estado usando como modelo para estudiar el cerebro humano durante algún tiempo, pero que ahora han compilado lo que ellos llaman el primer mapa completo de todo su sistema nervioso.

La razón por la que el sistema nervioso de C. elegans ha servido como un modelo popular para estudiar el cerebro humano se debe en gran medida a su relativa simplicidad. Donde el cerebro humano contiene alrededor de 100 mil millones de neuronas, C. elegans necesita un total de 302 neuronas para moverse, comer alimentos y mantenerse alejado del peligro. Y convenientemente, contiene muchas de las mismas moléculas que se encuentran en el sistema nervioso humano.

Un diagrama completo de estas neuronas y sus conexiones se conoce como un conectome, y este tipo de mapa neuronal podría ayudarnos a entender el papel que desempeñan en la conducción de ciertos comportamientos en C. elegans. A su vez, esto podría iluminar nuestra comprensión del sistema nervioso humano, y lo que sucede cuando estas conexiones se rompen. Esto es de particular interés para una rama de la investigación científica dedicada a explorar la relación entre las conexiones defectuosas y los trastornos neurológicos como la esquizofrenia, la depresión y el autismo.

Liderando el cargo en la Universidad Monash de Australia está el Profesor Alex Fornito, cuyo equipo en el Laboratorio de Salud Mental y Cerebral utiliza tecnologías avanzadas de imagenología para mapear la conectividad del cerebro humano y entender mejor su relación con la salud y la enfermedad. Él no estaba involucrado en el nuevo estudio, pero compara un completo conexionado humano con el Proyecto del Genoma Humano en términos de una búsqueda científica.

«El cerebro es una red de células fuertemente conectada, y la forma en que las diferentes células se conectan y se comunican entre sí da lugar a todos nuestros pensamientos, emociones y comportamiento», dice Fornito a New Atlas. «De ello se deduce que los cambios en el cableado cerebral y la comunicación deben estar estrechamente relacionados con el riesgo de padecer una enfermedad mental. Es probable que estos cambios sean sutiles, ya que a menudo no se pueden ver a simple vista en un escáner cerebral, y son el producto de una compleja interacción entre los genes, el medio ambiente y el desarrollo».

Los científicos publicaron un mapa del sistema nervioso de C. elegans en 1986. El trabajo consistió en analizar las estructuras neuronales de miles de imágenes y conectar manualmente los puntos, creando una red de alrededor de 5.000 conexiones entre las estructuras de una imagen y otra. Este trabajo fue crítico para hacer del gusano un modelo popular para el estudio de la biología humana, pero el mapa no era demasiado detallado, sólo describía el sistema nervioso del gusano hembra y dejaba fuera grandes secciones del cuerpo.

Unos pocos decenios después, y los científicos ya han rellenado los espacios en blanco. Liderados por Scott Emmons, profesor de genética de la Facultad de medicina Albert Einstein, los investigadores combinaron estas imágenes de ascárides más antiguas con otras nuevas y luego emplearon software especialmente diseñado para coserlas, formando diagramas de cableado completos para ambos sexos de C. elegans. Estos incluyen todas las conexiones entre las neuronas y los músculos del gusano, tejidos como el intestino y la piel, y las sinapsis entre las células musculares.

«Era simplemente imagen digital», explica Emmons a New Atlas. «Una cámara digital en el microscopio electrónico, escáneres digitales para las impresiones antiguas y el PC, que no estaban disponibles para los mapeadores originales en la década de 1970. Los nuevos conectores están ahora en formato digital».

Los primeros estudios de estos mapas revelan algunas ideas interesantes. Por ejemplo, Emmons dice que las vías sinápticas entre los dos sexos son similares, pero observaron diferencias en la fuerza de algunos, particularmente las relacionadas con las funciones reproductivas en la mujer y las relacionadas con la cópula en el hombre.

Los investigadores describen este logro como un hito importante en el campo de la conectividad, como se conoce, y dicen que el diagrama completo puede servir como punto de partida para una exploración más profunda de cómo estas conexiones neuronales controlan el comportamiento del gusano. Y debido a las moléculas que comparte con el sistema nervioso humano, podría ayudarnos a entender mejor esto y posiblemente incluso descubrir nuevos tratamientos terapéuticos para algunas enfermedades neurológicas más adelante.

«Si se pueden identificar circuitos conocidos que son disfuncionales, posiblemente se puedan diseñar terapias para mejorar, restaurar o eludir las funciones de esos circuitos», nos dice Emmons.

Obviamente, esto está muy lejos. Emmons dice que una conexión humana completa es una meta realista, pero está a muchos años, y posiblemente décadas, de distancia. Pero cada vez que avanzamos en nuestra comprensión de la conectividad del cerebro, nos acercamos más a nuevas terapias para los trastornos neurológicos que no alteran el cerebro en su totalidad como lo hacen los medicamentos actuales, y que en cambio no tienen una causa específica.

«En principio, si podemos entender mejor cómo la conectividad cerebral afecta el riesgo de enfermedad mental, y si podemos determinar qué circuitos neurales específicos son los más relevantes, podríamos desarrollar nuevas terapias que apunten con mayor precisión a los mecanismos que desencadenan la aparición de la enfermedad», dice Fornito.