El sueño de Cajal

Neurociencia Básica & Evolutiva

Blue Brain Project lo ha vuelto a hacer. Este mes pasado los investigadores de este equipo de investigación en neurociencias, puntero a nivel mundial, ha publicado los resultados de su última línea de trabajo centrada en la catalogación de las neuronas piramidales de la corteza cerebral, basándose en un algoritmo que se ha dedicado a diferenciarlas por su morfología y funcionalidad, como las de las dendritas basales y apicales características de cada una de ellas, en cada una de las seis capas de la corteza cerebral siendo las dos últimas, L5 (ganglionar) y L6 (polimórfica), las que entrañan más complejidad y variedad.

Las neuronas piramidales son uno de los diferentes tipos de neuronas presentes en nuestro sistema nervioso. Se trata de uno de los tipos de neurona multipolar más común, suponiendo alrededor de un 80% de las neuronas de la corteza cerebral, y se encuentra entre las más relevantes del organismo. Descubiertas por Santiago Ramón y Cajal, el nombre de este tipo de neurona hace referencia a la forma de su soma, de apariencia triangular o piramidal, y por lo general son consideradas neuronas de proyección. Es decir, actúan enviando el mensaje a células alejadas y separadas del área donde nacen.

Por esta razón, una “clasificación morfológica objetiva”, como ya predijo Cajal,  es esencial para una definición consensual y coherente de los tipos de neuronas piramidales, y que además puede lograrse mediante un esquema supervisado o una clasificación no supervisada. La clasificación objetiva supervisada comienza a partir de la clasificación  propuesta por expertos neurobiólogos, y verifica o refuta una agrupación propuesta basada en mediciones objetivas. Cuando la clasificación de expertos no puede ser apoyada por mediciones objetivas, se requiere un esquema de clasificación objetiva sin supervisión. En este caso, el algoritmo que se dedica a catalogar comienza, a partir de una clasificación aleatoria, a reasignar las etiquetas a las células piramidales basándose en mediciones objetivas, como el patrón de actividad único de las dendritas apicales, logrando una catalogación de hasta 17 tipos de células piramidales distintas.

Para realizar una clasificación objetiva, las morfologías neuronales deben codificarse en un formato digital. La reconstrucción digital en 3D de una neurona codifica la trayectoria (en coordenadas XYZ ) y el grosor de cada rama dentro de su morfología y permite el análisis morfológico consistente de su estructura. La morfometría estándar (como la longitud de la sección, los ángulos de bifurcación, etc.) que se utiliza comúnmente como medición de entrada para la clasificación objetiva, se centra en diferentes aspectos locales de la morfología neuronal y, por lo tanto, deben usarse en combinación con otras mediciones morfológicas.

La selección apropiada de características es importante para identificar aquellas que son indicativas de diferencias entre en forma, función o patrón de actividad, y pueden generalizarse en diferentes regiones cerebrales. Sin embargo, la selección de características es a menudo subjetiva y los conjuntos de características propuestos por diferentes expertos a menudo son inconsistentes, y ahí entra el algoritmo. El TMD, algoritmo Descriptor de Morfología Topológica,  genera un código de barras a partir de un árbol neuronal, uniendo la topología de la estructura de ramificación con su geometría y, por lo tanto, codifica la forma general del árbol en un solo descriptor característico. El objetivo de este método es hacer que la clasificación morfológica sea consistente, sencilla e independiente de la agrupación manual y subjetiva, evitando el sesgo por inspección visual de las células.

Este método proporciona un descriptor universal del bosque neuronal que se puede usar para describir sistemáticamente en el estudio y clasificación de todos los tipos de células cerebrales, incluidas las células del cerebro incluyendo las gliales, que intervienen activamente también en el procesamiento cerebral de la información. Según el líder de este proyecto, el célebre neurocientífico israelí Henry Markram, gracias a esto podremos elaborar un catálogo formal, principalmente para todos los tipos de células nerviosas, con el papel que desempeña cada una en las diferentes etiologías de corte neurológico, toda una proeza en el campo de las neurociencias y sus aplicaciones médicas. Es el sueño de Cajal, el de descubrir sus tipos o al menos agruparlos pues, no en vano, sabía que por su belleza y su complejidad eran las mariposas del alma.

[Para más info, clickea aquí]

Referencia

Objective Morphological Classification of Neocortical Pyramidal Cells. Lida Kanari  et al. Cerebral Cortex, Volume 29, Issue 4, April 2019, Pages 1719–1735.

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