Reto
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El Conectoma de la Retina
Nuestro reto es trazar el mapa de las conexiones de la retina analizando imágenes adquiridas mediante microscopía electrónica serial en el Instituto Max Planck de Investigación Médica en Heidelberg, Alemania. Un volumen retinal de 350×300×60 μm3 fue capturado en imágenes que suman un terabyte de datos.
Juego 1: Reconstruir Neuronas
El primer paso del reto es reconstruir los árboles de ramificaciones de las neuronas retinales mediante el trazado del paso de las ramas a través de las imágenes. Podrás lograr esto gracias a un juego simple: ayuda a nuestro software a pintar las neuronas como si las imágenes fueran un libro tridimensional para colorear. El esfuerzo colectivo de todos los jugadores producirá reconstrucciones tridimensionales de las neuronas como las de esta imagen:
Participar en el juego no requiere ningún conocimiento especializado de neurociencia; sólo un par de buenos ojos y práctica. Si lo prefieres, puedes dejar de leer esta página y ver las instrucciones detallas del juego aquí o empieza a jugar directamente aquí. Sin embargo, si quieres saber más sobre el plan científico específico, sigue leyendo.
Juego 2: Identificar Sinapsis
Reconstruir neuronas requiere el trazado de sus ramificaciones, que son como los “cables” de la retina. Esto por sí solo no es suficiente para descubrir el conectoma de la retina; también debemos indentificar las sinapsis. Este tipo de análisis de la imagen será realizado a través de otro juego que será presentando en el futuro cercano. La identificación de las sinapsis requerirá estrategias sutiles, debido a las limitaciones de la muestra capturada, lo que comentaremos más adelante.
Reglas de Conexión
Participar en cualquier de los dos juegos producirá información valiosa para entender cómo funciona la retina. ¿Cómo será utilizada esa información exactamente? Para responder esa pregunta, debemos enfrentarnos al hecho de la variabilidad. Es de esperar que cada retina esté conectada de una forma algo distinta. En ese caso, ¿trazar el mapa de las conexiones de una retina podrá decirnos algo que sea aplicable a otras retinas? Creemos que los conectomas retinales seguirán reglas invariables de conexión, y son estás reglas lo que realmente interesa a los investigadores. Se espera que muchas de las reglas dependan de los tipos de células neuronales. Por ejemplo, algo como “células tipo A reciben sinapsis de células tipo B”. Ya se conocen algunas de esas reglas, pero la gran mayoría aún no ha sido descubierta.
¿Cómo podrán descubrirse esas reglas a partir del conectoma retinal? El tipo de célula neuronal puede reconocerse por su forma distintiva y, por lo tanto, a partir de las reconstrucciones en 3D que nos ayudarás a crear a través del juego para colorear. El catálogo de tipos de células retinales aún no está completo, por lo que tu trabajo de reconstrucción también contribuirá con este objetivo.
Relacionar las Conexiones con la Actividad
Las neuronas de la retina responden con actividad eléctrica a los estímulos visuales. Esas señales neuronales eventualmente viajan a lo largo del nervio óptico desde el ojo hasta el cerebro. Por lo tanto, si queremos entender el papel de la retina en la visión, debemos medir la actividad de las neuronas retinales. Más aún, debemos relacionar las conexiones de las neuronas retinales con su actividad.
Esto puede lograrse mediante la combinación de dos procedimientos. Primero, antes de capturar las imágenes de las neuronas de la retina son microscopía electrónica, los investigadores utilizaron otro método de captura de imágenes (microscopía de doble fotón) para medir la actividad de esas neuronas. Por lo tanto, es posible relacionar la actividad de las neuronas retinales con su conectividad. Segundo, el tipo de célula de la neurona retinal puede ser identificada por su forma, y cada tipo de célula responde en una manera distinta al estímulo visual. Por consiguiente, podremos relacionar las conexiones de las neuronas retinales de esta muestra con la actividad de los tipos de célula que fue medida en otras retinas.
