Un nuevo sistema de realidad virtual permite recorrer el cerebro a nivel microscópico

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El estudio de la anatomía y el conocimiento a nivel celular del organismo están tomando nuevos matices, con un nivel de resolución tan elevado, que pueden brindar imágenes impensadas hasta un tiempo atrás. Además, los sistemas de realidad virtual existentes permiten al usuario interactuar con una cantidad inmensa de información visual de excelente calidad.

Dentro de los órganos más intrincados, complejos y que más maravillan a los científicos está el cerebro,  que ahora puede ser visualizado en 3D a través de una nueva experiencia de realidad virtual inmersiva (VR).

Este sistema de VR ha sido desarrollado por investigadores del Wyss Center for Bio and Neuroengineering y la University of Geneva.

Cómo funciona

El sistema de visualización 3D procesa y analiza datos obtenidos a través de microscopios de alta resolución de hojas de luz, perteneciente al Wyss Center en Campus Biotech en Ginebra, Suiza, los que toman muestras de imágenes a nivel celular, obtenidos a partir de cerebros de ratones. La microscopía de enrejado de luz permite a los investigadores observar los vertiginosos y complejos procesos que tienen lugar en células vivas, en 3D y en tiempo real.

De esta forma, los usuarios que usan las gafas VR pueden “sumergirse” dentro del cerebro de un ratón y visualizar con gran detalle la estructura y funcionamiento celular.

Los punteros de mano interactivos que posee el sistema permiten una interacción rápida e intuitiva con los datos de los que dispone, permitiendo para resaltar, seleccionar, cortar y hacer zoom de determinadas secciones para observar con mayor detalle.

Para realizar estas imágenes de video se inyectó el cerebro de un ratón con un trazador viral anterógrado fluorescente, que fue colocado en el área tegmental ventral (ATV),  para revelar las proyecciones dopaminérgicas.  El ATV corresponde a un grupo de neuronas localizadas cerca de la línea media del piso del mesencéfalo. Esta área se encuentra estrechamente implicado en el sistema de recompensa natural del cerebro, el mismo que actúa en en los circuitos de drogas.

Este microscopio es uno de los tres que existen en el mundo. El microscopio de hoja de luz del Wyss Center puede obtener imágenes de neuronas individuales, cinco veces más delgadas que un cabello humano. El último rastreo viral revela la distribución de las vías neuronales e incluso las espinas dendríticas, las protrusiones de tamaño micrométrico que son puntos de comunicación entre las neuronas.

La proyección de imagen del microscopio de hoja de luz es también una herramienta valiosa para visualizar y comprender las interacciones mecánicas y biológicas detalladas entre los nuevos implantes neuronales y el cerebro, que es un foco del programa de neurología translacional del Wyss Center.

Objetivo de su desarrollo

Este sistema ha sido desarrollado con el propósito de ayudar en el manejo de  las enormes cantidades de datos que actualmente son generados de manera rutinaria, gracias a una nueva generación de técnicas de imágenes de alta resolución.

El Dr. Stéphane Pages , Científico del Wyss Center y Senior Research Associate en la University of Geneva, es el autor principal del estudio y quien dirigió la fabricación del microscopio, manifestó: “Los inmensos volúmenes de datos producidos por los microscopios de alto rendimiento actuales están impulsando el desarrollo de nuevos métodos para visualizar el cerebro. Hemos desarrollado este sistema de realidad virtual para reconstruir datos neuroanatómicos a nivel celular en el espacio tridimensional. El sistema proporciona una solución práctica para experimentar, analizar y comprender rápidamente estas exquisitas imágenes de alta resolución“.

Utilidad y perspectivas de esta herramienta

Esta herramienta visual-tecnológica tiene amplias aplicaciones para ayudar en el desarrollo de la neurotecnología, investigación y capacitación de cirujanos. 

Un ingeniero del Wyss Center, el Dr. Gilles Reymond , dijo: “En el futuro, esto podría ser una herramienta muy útil para obtener una nueva perspectiva 3D sobre las complejas interacciones mecánicas y biológicas entre el cerebro humano y los nuevos tipos de sondas cerebrales compatibles con MRI que se puede usar para ayudar a las personas a superar los trastornos del sistema nervioso”.”También podría usarse para ayudar a los cirujanos a visualizar y practicar los pasos involucrados en una cirugía compleja en la realidad virtual antes de realizarla en un paciente“.

El sistema VR también se puede combinar de manera fácil con herramientas de análisis de datos semiautomáticas, que permitan  acelerar el análisis de datos de imágenes y simplificar la identificación de estructuras que en ocasiones pueden ser difíciles de reconocer en una pantalla.

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