La impresión 3D ayuda a modelar la formación de los surcos del cerebro

Con este modelo, se establece la primera evidencia experimental sobre el proceso. 

Think Big. Una de las características más llamativas de nuestro supercomputador más potente son, sin duda, los giros y surcos que presenta el cerebro en su superficie externa. Las también conocidas como “circunvoluciones cerebrales” son una especie de pliegos, surcos y elevaciones que, en función de su localización, pueden presentar funciones específicas. Este es el caso, por ejemplo, del giro frontal superior y su papel en la memoria de trabajo y en las funciones cognitivas superiores.

A día de hoy nuestro cerebro sigue siendo un gran desconocido -a pesar de los avances que podrían ofrecer iniciativas como el Human Brain Project-. La comprensión de los giros cerebrales también sigue siendo una incógnita, aunque un trabajo publicado en Nature Materials aporta hoy un poco de luz al tema. Lo hace además ayudándose de un aliado inesperado: la impresión 3D.

Desde 1975, los investigadores especializados en neurociencia han planteado dos hipótesis para explicar la formación de los giros y surcos del cerebro. Una de ellas señalaba que se trataba de un fenómeno físico, mientras que la segunda apuntaba hacia causas bioquímicas. Científicos de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) y Jyväskylä (Finlandia) han empleado impresoras 3D para modelizar este proceso. Sus resultados son realmente sorprendentes.

Basándose en imágenes del cerebro de un feto obtenidas por resonancia magnética, el equipo de Tuomas Tallinen utilizó la impresión 3D para reconstruir un cerebro en su estado más primitivo. Las diferentes capas del cerebro estaban constituidas por distintos tipos de geles, que fueron sumergidos en una solución líquida para mimetizar al completo el desarrollo de un cerebro.

Gracias a la impresión 3D, los investigadores han demostrado que la expansión de las capas tiene lugar mediante fuerzas mecánicas de compresión, responsables de la formación de los pliegues del cerebro. Sus resultados experimentales, apoyados a su vez por un trabajo simultáneo de modelización matemática, sugieren que las fuerzas físicas jugarían un papel clave en el desarrollo neurológico y, en particular, en la generación de los giros y surcos cerebrales. Este rol, de acuerdo a los autores, podría presentar importantes implicaciones en el diagnóstico y el tratamiento de diferentes enfermedades neurodegenerativas.

Hasta la fecha, la falta de evidencia experimental había puesto en duda las hipótesis sobre la formación de los pliegues del cerebro. Por este motivo, la impresión 3D ha sido la primera tecnología capaz de unir los trabajos de modelización, experimentación y simulación sobre la creación de los clásicos y llamativos surcos y giros cerebrales.