Mapeo cerebral

El mapeo cerebral es un conjunto de técnicas de neurociencia que se basan en el mapeo de cantidades (biológicas) o propiedades en representaciones espaciales del cerebro (humano o no humano) que dan como resultado mapas .

Mapeo cerebral
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Según la definición establecida en 2013 por la Society for Brain Mapping and Therapeutics (SBMT), el mapeo cerebral se define específicamente, en resumen, como el estudio de la anatomía y función del cerebro y la médula espinal mediante el uso de imágenes , inmunohistoquímica , molecular. y optogenética , células madre y biología celular , ingeniería , neurofisiología y nanotecnología .

Toda la neuroimagen se considera parte del mapeo cerebral. El mapeo cerebral se puede concebir como una forma superior de neuroimagen, que produce imágenes cerebrales complementadas por el resultado del procesamiento o análisis de datos adicionales (imágenes o no imágenes), como mapas que proyectan (medidas de) el comportamiento en las regiones del cerebro (ver fMRI ). Uno de esos mapas, llamado conectograma , muestra regiones corticales alrededor de un círculo, organizadas por lóbulos. Los círculos concéntricos dentro del anillo representan varias medidas neurológicas comunes, como el grosor cortical o la curvatura. En el centro de los círculos, las líneas que representan las fibras de materia blanca ilustran las conexiones entre las regiones corticales, ponderadas por la anisotropía fraccionada y la fuerza de la conexión. [1] A resoluciones más altas, los mapas cerebrales se denominan conectomas . Estos mapas incorporan conexiones neuronales individuales en el cerebro y, a menudo, se presentan como diagramas de cableado . [2]

Las técnicas de mapeo cerebral están en constante evolución y se basan en el desarrollo y perfeccionamiento de las técnicas de adquisición, representación, análisis, visualización e interpretación de imágenes. [3] La neuroimagen funcional y estructural está en el centro del aspecto de mapeo del mapeo cerebral.

Algunos científicos han criticado las afirmaciones basadas en imágenes cerebrales hechas en revistas científicas y la prensa popular, como el descubrimiento de "la parte del cerebro responsable" de cosas como el amor o las habilidades musicales o un recuerdo específico. Muchas técnicas de mapeo tienen una resolución relativamente baja, que incluyen cientos de miles de neuronas en un solo vóxel . Muchas funciones también involucran múltiples partes del cerebro, lo que significa que este tipo de afirmación probablemente no sea verificable con el equipo utilizado y, en general, se base en una suposición incorrecta sobre cómo se dividen las funciones cerebrales. Es posible que la mayoría de las funciones cerebrales solo se describan correctamente después de medirlas con mediciones mucho más detalladas que no observan grandes regiones sino una gran cantidad de pequeños circuitos cerebrales individuales. Muchos de estos estudios también tienen problemas técnicos como un tamaño de muestra pequeño o una calibración deficiente del equipo, lo que significa que no se pueden reproducir, consideraciones que a veces se ignoran para producir un artículo de revista sensacional o un titular de noticias. En algunos casos, las técnicas de mapeo cerebral se utilizan con fines comerciales, detección de mentiras o diagnóstico médico de formas que no han sido validadas científicamente. [4] [ página necesaria ]

A fines de la década de 1980 en los Estados Unidos, el Instituto de Medicina de la Academia Nacional de Ciencias recibió el encargo de establecer un panel para investigar el valor de integrar información neurocientífica a través de una variedad de técnicas. [5] [ página necesaria ]

De interés específico es el uso de imágenes de resonancia magnética estructural y funcional (fMRI), MRI de difusión (dMRI), magnetoencefalografía (MEG), electroencefalografía ( EEG ), tomografía por emisión de positrones (PET), espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) y otras técnicas de escaneo para mapear la anatomía , fisiología , perfusión , función y fenotipos del cerebro humano. Se pueden mapear cerebros sanos y enfermos para estudiar la memoria , el aprendizaje , el envejecimiento y los efectos de las drogas en diversas poblaciones, como las personas con esquizofrenia , autismo y depresión clínica . Esto llevó al establecimiento del Proyecto Cerebro Humano . [6] [ página necesaria ] También puede ser crucial para comprender las lesiones cerebrales traumáticas (como en el caso de Phineas Gage) [7] y mejorar el tratamiento de las lesiones cerebrales. [8] [9]

Tras una serie de reuniones, evolucionó el Consorcio Internacional de Mapas Cerebrales (ICBM). [10] [ página necesaria ] El objetivo final es desarrollar atlas cerebrales computacionales flexibles .

"> Reproducir medios
El Museo Eyewire es un catálogo digital interactivo que visualiza datos de las células de la retina del ratón. [11]

El sitio web interactivo y de ciencia ciudadana Eyewire mapea las células de la retina de los ratones y se lanzó en 2012. En 2021, una empresa de TI de EE. UU. Publicó el mapa 3D más completo del cerebro humano. Muestra las neuronas y sus conexiones junto con los vasos sanguíneos y otros componentes de una millonésima parte de un cerebro. Para el mapa, el fragmento de 1 mm³ de tamaño se cortó en trozos de más de 5 000 nanómetros de espesor que se escanearon con un microscopio electrónico. El mapa interactivo requirió 1,4 petabytes de espacio de almacenamiento. [12] [13]

  • Atlas de Talairach , 1988
  • Harvard Whole Brain Atlas , 1995 [14]
  • Plantilla MNI , 1998 (La plantilla estándar de SPM y el Consorcio Internacional para Mapas Cerebrales)
  • Atlas del cerebro humano en desarrollo , 2012 [15]

El mapeo cerebral es el estudio de la anatomía y función del cerebro y la médula espinal mediante el uso de imágenes (incluidas imágenes intraoperatorias, microscópicas, endoscópicas y multimodales), inmunohistoquímica, molecular y optogenética, células madre y biología celular, ingeniería. (material, eléctrico y biomédico), neurofisiología y nanotecnología.

  • Esquema del mapeo cerebral
  • Esquema del cerebro humano
  • Fundación de mapeo cerebral
  • Proyecto BrainMaps
  • Centro de Biología Computacional
  • Connectograma
  • FreeSurfer
  • Proyecto Human Connectome
  • IEEE P1906.1
  • Lista de bases de datos de neurociencia
  • Proyección cartográfica
  • Software de neuroimagen
  • Emulación de cerebro completo
  • Mapa topográfico (neuroanatomía)
  • Sociedad de Mapeo Cerebral y Terapéutica
  • Anatomía computacional

  1. ^ Irimia, Andrei; Chambers, Micah C .; Torgerson, Carinna M .; Horn, John D. (2012). "Representación circular de redes corticales humanas para visualización conectómica a nivel de sujeto y población" . NeuroImage . 60 (2): 1340–51. doi : 10.1016 / j.neuroimage.2012.01.107 . PMC  3594415 . PMID  22305988 .
  2. ^ Shi, Y (mayo de 2017). "Imágenes del conectoma para mapear las vías del cerebro humano" . Naturaleza . 22 (9): 1230-1240. doi : 10.1038 / mp.2017.92 . PMC  5568931 . PMID  28461700 .
  3. ^ Kambara, T; Sood, S; Alqatán, Z; Klingert, C; Ratnam, D; Hayakawa, A; Nakai, Y; Luat, AF; Agarwal, R; Rothermel, R; Asano, E (2018). "Mapeo de lenguaje prequirúrgico utilizando actividad de alta gama relacionada con eventos: el procedimiento de Detroit" . Clin Neurophysiol . 129 (1): 145-154. doi : 10.1016 / j.clinph.2017.10.018 . PMC  5744878 . PMID  29190521 .
  4. ^ Satel, Sally L .; Lilienfeld, Scott O. (2015). Lavado de cerebro: el atractivo seductor de la neurociencia sin sentido . Nueva York: Basic Books (Perseus Book Group). ISBN 978-0465062911.
  5. ^ Pechura, Constance M .; Martin, Joseph B. (1991). Mapeo del cerebro y sus funciones: integración de tecnologías habilitadoras en la investigación en neurociencias . Instituto de Medicina (EE. UU.). Comité sobre una base de datos nacional de circuitos neuronales. doi : 10.17226 / 1816 . ISBN 978-0-309-04497-4. PMID  25121208 .
  6. ^ Koslow, Stephen H .; Huerta, Michael F., eds. (1997). Neuroinformática: una visión general del proyecto del cerebro humano . Mahwah, Nueva Jersey: L. Eribaum. ISBN 9781134798421.
  7. ^ Van Horn, John Darrell; Irimia, Andrei; Torgerson, Carinna M .; Chambers, Micah C .; Kikinis, Ron; Toga, Arthur W. (2012). Sporns, Olaf (ed.). "Mapeo de daños en la conectividad en el caso de Phineas Gage" . PLOS ONE . 7 (5): e37454. Código bibliográfico : 2012PLoSO ... 737454V . doi : 10.1371 / journal.pone.0037454 . PMC  3353935 . PMID  22616011 .
  8. ^ Irimia, Andrei; Chambers, Micah C .; Torgerson, Carinna M .; Filippou, Maria; Hovda, David A .; Alger, Jeffry R .; Gerig, Guido; Toga, Arthur W .; Vespa, Paul M .; Kikinis, Ron; Van Horn, John D. (2012). "Visualización de la conectómica adaptada al paciente para la evaluación de la atrofia de la materia blanca en la lesión cerebral traumática" . Fronteras en neurología . 3 : 10. doi : 10.3389 / fneur.2012.00010 . PMC  3275792 . PMID  22363313 .
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  12. ^ "Google y Harvard mapean conexiones cerebrales con un detalle sin precedentes" . Nuevo Atlas . 2021-06-02 . Consultado el 13 de junio de 2021 .
  13. ^ Shapson-Coe, Alexander; Januszewski, Michał; Berger, Daniel R .; Papa, Arte; Wu, Yuelong; Blakely, Tim; Schalek, Richard L .; Li, Peter; Wang, Shuohong; Maitin-Shepard, Jeremy; Karlupia, Neha; Dorkenwald, Sven; Sjostedt, Evelina; Leavitt, Laramie; Lee, Dongil; Bailey, Luke; Fitzmaurice, Angerica; Kar, Rohin; Field, Benjamín; Wu, Hank; Wagner-Carena, Julian; Aley, David; Lau, Joanna; Lin, Zudi; Wei, Donglai; Pfister, Hanspeter; Peleg, Adi; Jain, Viren; Lichtman, Jeff W. (30 de mayo de 2021). "Un estudio conectómico de un fragmento de petaescala de la corteza cerebral humana" . bioRxiv : 2021.05.29.446289. doi : 10.1101 / 2021.05.29.446289 . S2CID  235270687 . Consultado el 13 de junio de 2021 .
  14. ^ Harvard Whole Brain Atlas Archivado el 18 de enero de 2016 en la Wayback Machine.
  15. ^ Serag, Ahmed; Aljabar, Paul; Ball, Gareth; Counsell, Serena J .; Boardman, James P .; Rutherford, Mary A .; Edwards, A. David; Hajnal, Joseph V .; Rueckert, Daniel (2012). "Construcción de un atlas espacio-temporal de alta definición consistente del cerebro en desarrollo mediante regresión adaptativa del núcleo". NeuroImage . 59 (3): 2255–65. doi : 10.1016 / j.neuroimage.2011.09.062 . PMID  21985910 . S2CID  9747334 .

  • Rita Carter (1998). Mapeo de la mente .
  • FJ Chen (2006). Mapeo cerebral y lenguaje
  • FJ Chen (2006). Centrarse en la investigación de mapas cerebrales .
  • FJ Chen (2006). Tendencias en la investigación de mapas cerebrales .
  • FJ Chen (2006). Progreso en la investigación de mapas cerebrales .
  • Koichi Hirata (2002). Avances recientes en el mapeo del cerebro humano: Actas del 12º Congreso Mundial de la Sociedad Internacional de Topografía Electromagnética del Cerebro (ISBET 2001) .
  • Konrad Maurer y Thomas Dierks (1991). Atlas de mapeo cerebral: mapeo topográfico de Eeg y potenciales evocados .
  • Konrad Maurer (1989). Mapeo topográfico cerebral de Eeg y potenciales evocados .
  • Arthur W. Toga y John C. Mazziotta (2002). Mapeo cerebral: los métodos .
  • Tatsuhiko Yuasa, James Prichard y S. Ogawa (1998). Progreso actual en el mapeo funcional del cerebro: ciencia y aplicaciones .

  • Programa de epilepsia y mapeo cerebral
  • Proyecto BrainMapping.org
  • Centros Nacionales de Computación Biomédica
  • Mapology.org
  • Mapeo del cerebro humano
  • Centro Nacional de Estudios Multiescala de Redes Celulares
  • Centro Nacional de Ontología Biomédica
  • Simulación de estructuras biológicas basada en la física
  • Alianza Nacional para la Computación por Imágenes Médicas
  • Informática para integrar la biología y la cabecera
  • Centro Nacional de Informática Biomédica Integrativa
  • Elekta Neuromag
  • Fundación de mapeo cerebral
  • Mapa cerebral interactivo de InformED
  • Sociedad de Mapeo Cerebral y Terapéutica
  • El mapa cerebral definitivo en YouTube el 20 de julio de 2016 en elcanal de videos Nature
  • [1] MRICloud.org