BraDiPho: el atlas 3D del cerebro humano que revoluciona la neurociencia
Un equipo internacional crea un atlas tridimensional del cerebro humano que une la anatomía real con la inteligencia artificial. BraDiPho permite explorar en 3D las autopistas neuronales y promete transformar la neurocirugía, la docencia y la investigación.
Por Enrique Coperías
Algunos miembros del equipo italiano que ha desarrollado el BraDiPho: Laura Vavassori, Silvio Sarubbo (sujetando el modelo de cerebro) y Paolo Avesani (con el portátil) y Francesco Corsini. Cortesía: UniTrento / Federico Nardelli
Uno de los grandes retos a los que se enfrentan los neurocientíficos es desentrañar el laberinto de cables blancos que conecta las distintas regiones del cerebro humano. Estas fibras de sustancia blanca, auténticas autopistas de información, son las que permiten que las áreas cerebrales se comuniquen entre sí y sostengan todo lo que nos hace humanos: el lenguaje, la memoria, la atención o la empatía. Pero conocer su trazado exacto ha sido, hasta ahora, una tarea plagada de luces y sombras.
A medio camino entre el bisturí y la resonancia magnética, un equipo internacional de investigadores liderado desde la Universidad de Trento, en Italia, y la Université de Sherbrooke, en Canadá, ha desarrollado BraDiPho, una herramienta que promete cambiar la manera en que se estudian las conexiones cerebrales. Hablamos de un atlas tridimensional interactivo y de libre acceso que combina, por primera vez de forma sistemática, los resultados de microdisecciones anatómicas reales con datos obtenidos por neuroimagen. En otras palabras: un puente digital entre el cerebro diseccionado y el cerebro vivo.
Publicado en la revista Nature Communications, el trabajo describe cómo BraDiPho, acrónimo de Brain Dissection Photogrammetry, integra con una precisión inédita el mundo tangible del laboratorio con el universo virtual de la resonancia magnética cerebral.
🗣️ «Queríamos unir dos lenguajes que siempre se habían hablado de lejos: el de la anatomía clásica y el de la neuroimagen moderna —explica la primera autora del artículo Laura Vavassori. Y añade—: Ahora podemos mirar el mismo tejido desde ambas perspectivas, en tres dimensiones y con un nivel de detalle nunca antes visto».
Un mapa 3D para entender las autopistas del cerebro
La herramienta nace de una técnica centenaria: la microdisección de la sustancia blanca, perfeccionada por el anatomista suizo Joseph Klingler en los años treinta. Este método consiste en congelar el cerebro para poder separar sus fibras sin romperlas, capa a capa, como si se tratara de un milhojas biológico. Cada una de esas capas deja al descubierto un nuevo conjunto de haces nerviosos para revelar, poco a poco, el entramado tridimensional de la conectividad cerebral.
El equipo de BraDiPho aplicó esta técnica a ocho hemisferios cerebrales humanos procedentes de autopsias, y documentó meticulosamente cada etapa del proceso. Para cada una de las 74 capas o épocas de disección, los científicos tomaron 480 fotografías con cámaras de 42 megapíxeles, girando 360 grados alrededor del espécimen.
En total, el proyecto acumuló casi 40.000 imágenes y unos 2 terabytes de datos. Mediante fotogrametría —una técnica que permite reconstruir modelos 3D a partir de fotografías—, cada secuencia se transformó en un objeto tridimensional texturizado y de alta resolución.
Una guía en la investigación de la sustancia blanca
El resultado es un conjunto de modelos digitales navegables que muestran cómo se van desvelando, paso a paso, los haces de fibras que conectan las distintas regiones del cerebro. Cada modelo puede explorarse como si se tratara de una excavación arqueológica cerebral: se puede rebobinar o avanzar por las capas, rotar el cerebro, hacer zoom y comparar distintos ángulos o profundidades.
Pero el salto decisivo fue registrar esos modelos en el espacio radiológico estándar de las resonancias magnéticas cerebrales, de modo que los datos anatómicos puedan superponerse a los mapas de conectividad obtenidos en sujetos vivos. Así, los científicos pueden comprobar directamente si las autopistas que la tractografía —la técnica de imagen por difusión que infiere el trazado de las fibras— dibuja en la pantalla coinciden con las fibras reales vistas en el tejido.
🗣️ «El cerebro humano es un mundo, y BraDiPho es un mapa tridimensional que permite a los profesionales identificar las autopistas de las funciones cerebrales y orientarse con precisión al preparar procedimientos neuroquirúrgicos o al estudiar y enseñar la anatomía neuronal —comenta el neurocirujano Silvio Sarubbo, coordinador del proyecto. Y añade—: Esta herramienta actúa como una guía en la investigación de la sustancia blanca, un campo en el que Italia y Europa son líderes, y abre nuevas perspectivas terapéuticas tanto en neurooncología como en neuromodulación, reconocida como una de las nuevas fronteras en el tratamiento de diversas enfermedades neurológicas y psiquiátricas».
Representación esquemática de las principales vías de conexión del sistema lingüístico en el cerebro humano. Cortesía: UniTrento / Foto: Federico Nardelli
Plataforma abierta para la comunidad científica
BraDiPho no es solo un atlas del cerebro, sino una plataforma interactiva abierta. A través de su web, cualquiera puede acceder a los modelos tridimensionales del cerebro, explorar los hemisferios diseccionados y, lo más innovador, integrar sus propios datos de neuroimagen. La herramienta ofrece además guías y scripts científicos —publicados en GitHub— para que investigadores y estudiantes puedan adaptar sus estudios o visualizaciones personalizadas.
Cada hemisferio incluye anotaciones anatómicas detalladas, doce atlas corticales clásicos y modernos, desde Brodmann y von Economo hasta Glasser y Brainnetome, y modelos de tractografía de referencia, como los de los proyectos HCP y SCIL. Esto permite comparar, por ejemplo, la anatomía real del fascículo arcuato, que conecta las áreas del lenguaje, con su representación virtual en diferentes atlas o algoritmos.
En total, BraDiPho ofrece una experiencia inmersiva que transforma la enseñanza y la investigación neuroanatómica. Donde antes los estudiantes miraban fotografías fijas en un manual, ahora pueden navegar en un modelo tridimensional, manipularlo y observar cómo los haces neuronales se entrelazan, se separan o se ocultan bajo capas de materia gris.
Validación científica y precisión cuantitativa
Uno de los mayores aportes del estudio es que demuestra cómo esta integración puede revelar errores o sesgos en la tractografía cerebral, una técnica esencial en neuroimagen que, sin embargo, sigue siendo una aproximación indirecta. En uno de los casos analizados, los investigadores compararon la conexión entre el giro angular y las regiones frontales medias y superiores. A simple vista, ambas técnicas parecían coincidir. Pero al alinearlas en el mismo espacio tridimensional del cerebro, gracias a BraDiPho, se descubrieron discrepancias: la reconstrucción digital omitía fibras visibles en la disección real.
Estas diferencias, lejos de ser un problema, se convierten en oportunidades para entender mejor las limitaciones de cada método. «El conocimiento de las estructuras de conexión del cerebro es muy importante en el ámbito clínico, y la comunidad científica está trabajando intensamente para ampliarlo —señala Sarubbo. Y continúa—: En los últimos veinte años, la tractografía por resonancia magnética de difusión se ha utilizado ampliamente para reconstruir los haces de fibras, pero tiene limitaciones y produce muchos falsos positivos. Por eso es necesario volver a la anatomía básica para validar los resultados».
Otro de los ejemplos presentados utiliza BraDiPho para medir cuantitativamente la correspondencia espacial entre las fibras reconstruidas y las diseccionadas. En el caso del fascículo arcuato, el análisis mostró un 98% de coincidencia entre ambas representaciones cuando se alinearon correctamente, una cifra que valida la utilidad del enfoque combinado.
🗣️ «Por primera vez, este instrumento coloca un espécimen anatómico en un espacio radiológico —dice Sarubbo. Y añade—: Ahora la anatomía ex vivo y la in vivo pueden fusionarse: podemos compararlas, superponerlas y realizar mediciones cuantitativas; en términos sencillos, hacer una evaluación no solo cualitativa, sino también cuantitativa. Hablamos de miles de fotografías de altísima resolución, que —gracias también a la inteligencia artificial— se transforman en un modelo tridimensional del cerebro humano que puede combinarse con la resonancia magnética».
Etiquetado cortical de los principales haces de asociación cerebral según diez esquemas de parcelación cortical. El fascículo arcuato (AF) y el fascículo fronto-occipital inferior (IFOF) del atlas HCP842 se muestran con un código de color basado en sus terminaciones corticales. Cortesía: UniTrento / Proyecto BraDiPho
Aplicaciones en neurocirugía, enseñanza y medicina de precisión
Más allá de la validación científica, BraDiPho tiene un enorme potencial educativo y clínico. En el campo de la neurocirugía, podría servir para planificar intervenciones cerebrales de forma más precisa, al permitir explorar en 3D la disposición individual de las fibras. En neuroeducación, ofrece un recurso didáctico sin precedentes, que acerca la anatomía real del cerebro a las aulas y a los entornos de formación médica virtual.
Además, el proyecto está concebido como un recurso vivo y en expansión. El equipo planea añadir nuevas disecciones centradas en otras familias de fibras nerviosas, como las proyecciones subcorticales y los haces comisurales, así como integrar técnicas complementarias, caso de la polarización de luz y la tractografía ex vivo, que podrían aportar más detalle sobre la orientación y estructura de los axones.
El verdadero desafío, reconocen los autores, será combinar en un mismo espécimen todas las modalidades posibles: desde la disección anatómica hasta la imagen por difusión y los registros histológicos. Un único cerebro estudiado desde todas las perspectivas, con resolución microscópica y contextualización tridimensional. Ese sería, dicen, el santo grial de la neuroanatomía moderna.
«En el artículo presentamos un nuevo método para validar y certificar la información anatómica —comenta Sarubbo. Y añade—: Todos los laboratorios del mundo podrán descargar las disecciones y las reconstrucciones tractográficas que hemos usado como ejemplo. Cualquier neurocirujano podrá descargar los modelos, superponer el tumor cerebral del caso que va a operar y planificar mejor la estrategia de tratamiento. Es un verdadero mapa anatómico del cerebro que guiará las manos de los neurocirujanos a través de los sistemas funcionales sin riesgo de dañarlos».
El papel de la inteligencia artificial en la conectividad cerebral
La investigación también se apoya en la inteligencia artificial (IA), que no solo permite procesar miles de imágenes, sino contextualizarlas en modelos personalizados.
🗣️ «La inteligencia artificial aporta una contribución decisiva a la reconstrucción individual de la conectividad cerebral —explica Paolo Avesani, director del Laboratorio de Neuroinformática de la Fundación Bruno Kessler. Y apostilla—: Permite un análisis personalizado de las redes de fibras y de sus variaciones anatómicas, pero sus resultados deben ser interpretables y explicables. Los modelos fotogramétricos de la disección ex vivo del cerebro proporcionan una referencia anatómica esencial, que permite a los clínicos contextualizar la tractografía cerebral e integrar de manera más consciente los datos generados por la inteligencia artificial»
Avesani asegura que, «si miramos hacia el futuro de la medicina personalizada, uno de los desafíos clave es distinguir entre las diferencias interindividuales intrínsecas y las desviaciones patológicas del modelo canónico. La inteligencia artificial es una herramienta esencial para afrontar este desafío, gracias a su capacidad para integrar y analizar datos multidimensionales y de gran complejidad».
Silvio Sarubbo trabaja en su labotarorio de laboratorio con BraDiPho, una herramienta que promete cambiar la manera en que se estudian las conexiones cerebrales. Cortesía: UniTrento / Proyecto BraDiPho
Ciencia abierta y colaboración global
Uno de los aspectos más notables de BraDiPho es su filosofía abierta. Todo el material —imágenes 3D, modelos cerebrales, códigos y documentación científica— está disponible gratuitamente para la comunidad científica y educativa. Cualquiera puede descargar los modelos, visualizar las disecciones o incluso integrar sus propios datos para compararlos con los del atlas.
Los investigadores también ofrecen herramientas para transformar archivos entre formatos y registrar automáticamente tractografías personales en los modelos de BraDiPho.
«Esta tecnología va más allá del ámbito académico. También significa poder tomar decisiones quirúrgicas: desde el punto de vista clínico, por ejemplo en el tratamiento de algunos trastornos neurológicos, es muy útil saber qué parte del cerebro degenera primero y dónde intervenir para regenerar, estimular o neuromodular —destaca Sarubbo. Y concluye—: La neuromodulación cerebral es la nueva frontera en el tratamiento de enfermedades neurológicas como el párkinson. Lo importante es saber qué hay que modular para poder intervenir de manera precisa. BraDiPho nos ayuda en esto».
Un puente entre la anatomía y la IA
En un tiempo en el que la neurociencia avanza a ritmo vertiginoso, BraDiPho representa algo más que un avance técnico: es una reconciliación entre el saber artesanal de la anatomía y la potencia computacional de la imagen digital.
La herramienta no solo pone orden en el complejo mapa de la sustancia blanca, sino que redefine cómo miramos el cerebro: no como un conjunto de regiones aisladas, sino como una red cerebral dinámica, tridimensional y profundamente humana.
«Comprender las conexiones del cerebro es comprender cómo pensamos, sentimos y actuamos —resume Laurent Petit, coautor del estudio. Y sentecia—: Cada fibra que se ve en BraDiPho es una historia de comunicación entre dos partes de nosotros mismos. Por primera vez, podemos observar ese diálogo con la claridad que merece».▪️
Información facilitada por la Universidad de Trento
Fuente: Vavassori, L., Rheault, F., Nocerino, E. et al. Brain dissection photogrammetry: a tool for studying human white matter connections integrating ex vivo and in vivo multimodal datasets. Nature Communications (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-64788-y
