A partir de la década de los 2000 surgieron diversas iniciativas, hoy conocidas como atlas cerebrales, que procuraron tratar y recopilar de manera exhaustiva de imágenes del cerebro con el objetivo de ayudar a la comprensión de su estructura y funcionamiento. De este modo, los atlas cerebrales se constituyeron en valiosos sistemas de referencia para la neurociencia, permitiendo navegar, caracterizar y analizar la información sobre la base de la localización espacial de las diversas áreas del cerebro.
El paradigma mediante el cual se configura un atlas consiste en establecer espacios de coordenadas comunes y aplicables en todos los cerebros, lo que se usa como base para definir de manera más formal las diferentes regiones cerebrales. De este modo es posible subsanar el problema de las diferencias anatómicas propias de cada ser humano volviéndose más fácil la integración y análisis de los datos recabados por múltiples estudios.
A continuación, se expondrán breves reseñas sobre los atlas más importantes en la actualidad:
The HumanBrain.info
Este Atlas surgió como una iniciativa del Instituto de Anatomía I de la Universidad Heinrich-Heine y de la Escuela de Psicología de la Universidad de Nueva Gales del Sur. Es posible acceder a él en el siguiente sitio web: https://www.thehumanbrain.info/. En él, se encuentra publicitada la 4ª edición impresa (2016) del Atlas. En comparación a la edición anterior, la nueva cuenta con una extensión mayor (de 271 a 456 páginas), la cual muestra imágenes anatómicas de superficie con los surcos y circunvoluciones indicadas, también cuenta con todas las secciones que representan el hemisferio completo en el espacio estándar. Además, se identifican los principales tractos de fibras, se incluye la citoarquitectura, el mapeo de las áreas de la corteza y una representación lineal de la misma («estrías»), los planos axial y sagital junto con imágenes del tálamo e hipotálamo con mayor detalle.
Junto con esto, en el libro se exhiben todos los planos cardinales de tres atlas macroscópicos. Cada atlas consta de secciones seriadas de 1 centímetro de grosor cortadas en diferentes planos. Las láminas presentadas incluyen imágenes de rayos X de las secciones de cráneos e imágenes de RM de un voluntario sano en los niveles correspondientes. El Atlas incluye un DVD con contenidos adicionales y un software de visualización en 3D.
Fuente: Heinrich-Heine Universität Institut für Anatomie I (s.f.) The human brain. Recuperado el 31 de mayo de 2022. https://www.thehumanbrain.info/
BrainNavigator
Este atlas consiste en un programa Java que permite una navegación interactiva en 3D a través de cortes ortogonales, los cuales pueden visualizarse en diferentes ventanas y muestran una marca en forma de cruz que puede posicionarse en cualquier región de interés. Se muestran delineaciones detalladas en el contexto de la cito y mieloarquitectura. Incluye las áreas de la corteza que están enterradas en los pliegues corticales y las estructuras subcorticales relevantes. Como complemento del Brain Navigator (de pago), está el programa Brain-Locator, que es de libre acceso y ofrece un subconjunto de funciones del primero. En ambos programas, los datos funcionales pueden importarse y superponerse a los cortes ortogonales.
En este sitio web también es posible ingresar a diversas «pestañas» interactivas, donde se muestran diferentes secciones del cerebro que proporcionan la ubicación y los nombres de todas las estructuras y subdivisiones principales del cerebro. Contienen una lista alfabética de estructuras y funciones de búsqueda en varios idiomas.
El atlas muestra secciones anatómicas y proporciona la ubicación y la nomenclatura de todas las estructuras y subdivisiones principales del cerebro. La persona que consulta puede explorar las áreas coloreadas corte a corte en imágenes de alta resolución y en microscopía virtual. Este último método consiste en observar las secciones teñidas con Weigert (mielina) y Nissl (células), que se presentan para su orientación en baja resolución, pero opcionalmente en alta ampliación para la microscopía. En esta herramienta puede seleccionar las secciones coronales por región o por medidas métricas. Los números indican la posición de las secciones en relación con la comisura anterior central.
A modo ilustrativo, a continuación se exhibe una imagen que se puede encontrar en el atlas, donde se representan en colores las diferentes secciones del cerebro.
Fuente: The Human Brain.Info. (s.f.) https://www.thehumanbrain.info/. The Human Brain.Info. Recuperado el 31 de mayo de 2022.
The Whole Brain Atlas
El sitio web http://www.med.harvard.edu/AANLIB/home.html es un Atlas virtual; proyecto creado gracias a los Departamentos de Radiología y Neurología del Brigham and Women's Hospital, la Escuela de Medicina de Harvard, la Biblioteca de Medicina de Countway y la Academia Americana de Neurología.
Este Atlas incluye imágenes del sistema nervioso central que integra información clínica con imágenes de resonancia magnética (RM), tomografía computarizada (TC) y medicina nuclear. Como ejemplo, se muestra una imagen del atlas para un derrame relacionado con dificultades en el habla.
Fuente: Johnson Keith A., Alex Becker J. (s.f.) The whole brain Atlas. Recuperado el 31 de mayo de 2022. http://www.med.harvard.edu/AANLIB/home.html
Human Connectome Project
A la fecha, es uno de los proyectos más ambiciosos en curso. Su objetivo es construir un mapa completo de las conexiones neuronales, tanto desde un ámbito estructural como funcional. Para esto, utiliza variadas técnicas, entre las que destacan las capturas de los espectros de difusión, que permiten ilustrar con gran fidelidad conexiones neuronales in vivo. A continuación se muestran ejemplos de las imágenes que es posible obtener con estas técnicas:
Con esto, se aspira proveer a la comunidad neurocientífica con valiosos recursos que permitan comprender en profundidad tanto la anatomía cerebral como las bases de la cognición.
Fuente: Loni, y Martinos Center for Biomedical Imaging (s.f.), Human Connectome Project, Recuperado el 1 de Diciembre de 2022, http://www.humanconnectomeproject.org/
The Human Brainnetome Atlas
Este Atlas pone énfasis en representar la conectividad entre las neuronas en tejido cerebral vivo. Bajo este criterio, se reconocen diferentes estructuras funcionales en el cerebro, las que aparecen ilustradas en el atlas. Además se procura representar cómo estas estructuras dan lugar a los diferentes procesos mentales, para lo que se utiliza también la base de datos BrainMap. De este modo, se exploran las relaciones complejas entre estructura, conectividad, y la función cerebral, procurando mejorar global e integradamente la comprensión del cerebro humano.
Se puede acceder al atlas gratuitamente en el siguiente sitio web: http://atlas.brainnetome.org. En total, el atlas considera 210 subregiones corticales y 36 subregiones subcorticales.
Fuente: Brainnetome Center. Institute of Automation.Chinese Academy of Sciences.(s.f.), Brainnetome Atlas, Recuperado el 22 de noviembre del 2022, http://atlas.brainnetome.org
Brain Voyager y Brain Tutor
Brain Voyager es un programa escrito en C++ que comenzó como una herramienta para analizar imágenes de fMRI, pero que ha ido evolucionando hasta convertirse en una herramienta multimodal que integra la información de numerosas técnicas.
Brain Voyager posee una valiosa extensión llamada Brain Tutor, con fines educacionales. Brain Tutor permite navegar por la estructura del cerebro por medio de imágenes 3D en alta calidad. Además de los recursos visuales, se presenta información sobre las áreas del cerebro más importantes, lo que la convierte en una fuente valiosa para explorar y aprender sobre el cerebro de forma fácil e interactiva.
Fuente: Goebel, Reiner (s.f.), Brain innovation, Recuperado el 30 de noviembre del 2022, https://www.brainvoyager.com/
SynapseWeb
El sitio web https://synapseweb.clm.utexas.edu/about es un portal web con diversa información sobre la ultraestructura 3D del cerebro. Fue creado por la investigadora Dra. Kristen M. Harris del Laboratorio de Estructura y Función de las Sinapsis del Centro de Aprendizaje y Memoria de la Universidad de Texas en Austin, el cual investiga las bases estructurales del aprendizaje y la memoria, el desarrollo de las sinapsis y la ultraestructura de la plasticidad sináptica utilizando preparaciones in vivo e in vitro. Además, investigan la fisiología de cortes del hipocampo, microscopía electrónica de transmisión de secciones seriadas y reconstrucción 3D. Como ejemplo ilustrativo, a continuación, se presentan imagenes del atlas en la que se muestra el plexo coroide.
El desarrollo del sitio web fue financiado por la subvención del National Institutes of Health (NIH) como parte del Proyecto Cerebro Humano. Además del aporte del National Institute of Mental Health y el National Institute of Drug Abuse.
En este sitio web, está disponible el Atlas de neurocitología ultraestructural del Dr. Josef Spacek, investigador asociado del Laboratorio. Este Atlas está diseñado para ser una guía visual práctica y rápida en la línea de investigación de la ultraestructura del sistema nervioso. Su público objetivo son los microscopistas electrónicos de neurobiología, quienes están familiarizados con la citología e histología básicas del sistema nervioso y pueden interpretar hallazgos en microscopía electrónica. Las leyendas de las figuras solo contienen breves descripciones suficientes para identificar las principales características estructurales que se ilustran. Si el investigador consultante desea obtener explicaciones extensas de las estructuras, en este sitio web se le sugiere consultar la obra de Peters, Palay y Webster «The Fine Structure of the Nervous System (Oxford University Press, 1991)». Para los microscopistas electrónicos más experimentados interesados en la citopatología ultraestructural, se les recomienda consultar la obra «Ultrastructural Pathology of the Cell and Matrix de Ghadially (Butterworth - Heinemann, 1997)». Además, está disponible para su descarga, el Atlas de anatomía cerebral humana normal y patológica del Dr. Josef Spacek. Este Atlas presenta cientos de imágenes 3D y EM etiquetadas del cerebro de rata y del cerebro humano.
El origen de las muestras de las micrografías corresponde a cerebros de animales de experimentación retirados por razones de investigación de acuerdo con el Comité de Ética Médica de la Universidad y muestras de cerebro humano retiradas con consentimiento informado por razones diagnósticas o terapéuticas. En el sitio web hay disponible una serie de tutoriales que incluyen breves ensayos descriptivos, reconstrucciones 3D, micrografías de luz y micrografías electrónicas.
Fuente: Laboratory of Synapse Structure and Function of Center for Learning and Memory
The University of Texas at Austin. (1999). SynapseWeb is a portal into the 3D ultrastructure of the brain. SynapseWeb. Recuperado el 31 de mayo de 2022. https://synapseweb.clm.utexas.edu/
EBRAINS
EBRAINS es una nueva infraestructura de investigación digital, creada por el Proyecto Cerebro Humano, financiado por la Unión Europea (UE), que reúne una amplia gama de datos y herramientas para la investigación relacionada al funcionamiento del cerebro humano y las enfermedades.
EBRAINS proporciona herramientas y servicios digitales que ayudan a los científicos a recopilar, analizar, compartir e integrar datos cerebrales, y a realizar modelizaciones y simulaciones de la función cerebral. Todo esto con la finalidad de que puedan ser utilizados para afrontar los retos de la investigación sobre el cerebro y el desarrollo de tecnologías inspiradas en el cerebro.
En el sitio web https://ebrains.eu/service/human-brain-atlas/ se encuentran diversos atlas 3D de libre acceso del cerebro humano, de rata y de ratón. Estos Atlas permiten a la persona que consulta, explorar las regiones del cerebro en un visor 3D interactivo con detalle microscópico y descubrir las características de los datos multimodales relacionados desde el Gráfico de Conocimiento de EBRAINS. A continuación se muestra una imagen del cerebro de ratón que es posible encontrar en este atlas:
Fuente: EBRAINS. (2019). EBRAINS is powering a new era in Brain Research. EBRAINS. Recuperado el 31 de mayo de 2022. https://ebrains.eu/
Neurosynth
Este atlas está disponible en el sitio web neurosynth.org y se enfoca en la anatomía funcional del cerebro. De este modo, hace un mapeo que ilustra las zonas de activación relacionadas a diferentes áreas. Las imágenes son obtenidas realizando un meta-análisis de diferentes funciones y estados cognitivos, recabados por mediciones de fMRI. La cantidad de estudios tenidos en consideración para construir las imágenes de todo el atlas son más de 14000.
Como ejemplo ilustrativo, en la siguiente imagen se muestra uno de estos mapas en diferentes cortes del cerebro, en donde se resaltan las zonas activadas en respuesta a un estado de “recompensa”:
Además, En el sitio web se puede acceder al código abierto disponible en la plataforma GitHub, escrito en los lenguajes de programación JavaScript y Python. Dando acceso a estos códigos, los desarrolladores procuraron que cualquier persona con conocimientos en programación pueda reproducir sin dificultad cualquier imagen o dato presente en el atlas.
Fuente: Yarkoni, Tal (s.f.), Neurosynth, Recuperado el 20 de noviembre del 2022, https://neurosynth.org/
Allen Institute for Brain Science
El Instituto Allen es un grupo de centros de investigación en diversas áreas. El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, fue fundado en 2003 y se centra en la neurociencia.
En el sitio web https://alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/ se encuentran disponibles atlas de cerebro de ratones y seres humanos, con los diversos tipos de células cerebrales, para comprender el desarrollo, la evolución y las enfermedades neurodegenerativas de modo que puedan ser utilizados por la comunidad neurocientífica mundial.
Los científicos del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro están creando una lista de partes de los tipos de células del cerebro y utilizando este conocimiento para entender cómo evolucionó el cerebro, cómo se desarrolla y cómo el desarrollo se atrofia en las enfermedades. También investigan la conectividad de los circuitos cerebrales.
Por otro lado, también se dedican a comprender los aspectos fundamentales del pensamiento, la memoria y el razonamiento, así como el comportamiento complejo, mediante un enfoque basado en la observación, compartiendo recursos a través del portal web de acceso público, brain-map.org.
A continuación, se muestra en colores la expresión de diferentes células en el giro temporal medio de una mujer con demencia que es posible encontrar en este Atlas.
Fuente: Allen Institute for Brain Science. (2003). Neuroscience at the Allen Institute. Recuperado el 19 de junio de 2022. https://alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/
