2024-09-23 19:25:48
Un grupo de neurocientíficos de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) en Barcelona, la Universidad de Girona (UdG) y la Universidad de Oxford han propuesto un nuevo modelo computacional para estudiar con mayor precisión aspectos desconocidos del cerebro humano y ahondar sobre las causas de diversos trastornos neuropsiquiátricos como el estado de coma, la epilepsia, el Parkinson o la esclerosis múltiple. Con estos hallazgos, los investigadores han hecho un llamamiento a la comunidad científica para que utilice este nuevo modelo computacional para buscar diagnósticos y tratamientos personalizados de diversos trastornos (como el estado de coma, la epilepsia, el Parkinson o la esclerosis múltiple, entre otros), en la línea de la denominada medicina de precisión.
Los investigadores parten de un enfoque innovador en neurociencia, denominado ‘modelo del cerebro entero’, que se basa en simulaciones computacionales de su funcionamiento y permite crear gemelos virtuales cerebrales de pacientes específicos. A diferencia de los enfoques tradicionales, este modelo permite analizar las dinámicas cerebrales en su conjunto, más allá de las de regiones específicas, y comprender cómo interactúan entre ellas.
Esta herramienta permitirá crear ‘copias virtuales’ de cerebros de pacientes específicos
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La creación de este modelo es fruto del trabajo desarrollado durante décadas por neurocientíficos de este grupo, para quien la neurociencia computacional ya se encuentra en el “punto de madurez suficiente” para desvelar aspectos desconocidos del cerebro humano en la salud y la enfermedad.
Simulación computacional
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Recientemente, el equipo de investigación ha publicado un artículo en la revista ‘Nature reviews methods primers’, dedicado al modelo del cerebro entero. El artículo explica cómo se está aplicando este modelo, por ejemplo para predecir cómo despertar a un paciente en coma estimulando partes específicas de su cerebro o para entender cómo se propagan las convulsiones por el cerebro de las personas con epilepsia y probar maneras de detenerlas.
El modelo consiste en crear una simulación computacional del cerebro humano con datos de neuroimagen (principalmente de resonancias magnéticas) y fórmulas matemáticas. El resultado es un gemelo virtual del cerebro de un paciente específico, que muestra un mapa detallado, no solo de su anatomía, sino también de su actividad.
El sistema se utilizará para estudiar el origen de la epilepsia así como fórmulas para detener los ataques
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El modelo permite realizar simulaciones para analizar cómo las diferentes regiones cerebrales se comunican e interactúan entre ellas o ponerlas a prueba en diferentes escenarios, por ejemplo para analizar cómo el cerebro de una persona respondería ante determinados cambios o estímulos. Estas pruebas se realizan en entornos virtuales altamente controlados y permiten experimentar las reacciones cerebrales de un paciente concreto con técnicas personalizadas, seguras y no invasivas.
La herramienta permite analizar con gran precisión tanto la actividad cerebral en un momento concreto como sus fluctuaciones a lo largo del tiempo en escalas temporales muy reducidas, de milisegundos. Esto le hace particularmente adecuado para examinar el proceso de transición entre estados cerebrales, por ejemplo entre el sueño y la víspera o entre el estado de coma y el del plena consciencia.
Neurociencia computacional
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“La neurociencia computacional ha llegado a un punto de madurez en el que puede proporcionar herramientas que finalmente lleguen a comprender principios fundamentales de las funciones del cerebro en la salud y la enfermedad”, ha afirmado el investigador principal de la investigación y director del grupo de Neurociencia Computacional del Centro del Cerebro y la Cognición (CBC) de la UPF, Gustavo Deco.
“Los modelos ofrecen una nueva forma de mirar el cerebro, ayudando a los investigadores a identificar qué podría estar mal y cómo solucionarlo”
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“Uno de los grandes retos a la hora de entender las enfermedades del cerebro, como la depresión o la epilepsia, es que no entendemos del todo qué ocurre dentro del cerebro. Los métodos tradicionales han luchado por ofrecer respuestas claras. Los modelos de cerebro entero ofrecen una nueva forma de mirar el cerebro, ayudando a los investigadores a identificar qué podría estar mal y cómo solucionarlo”, ha explicado por su parte el autor principal del artículo sobre la investigación, Gustavo Patow, del grupo de investigación Visualización, Realidad Virtual e Interacción Gráfica (ViRVIG) de la UdG y del CBC de la UPF.
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Los investigadores ya han demostrado el potencial prometedor del modelo del cerebro entero para tratar varios desórdenes neuropsiquiátricos hasta ahora sin cura. A medida que se vaya perfeccionando, el modelo podría convertirse en una herramienta estándar en los hospitales y ayudar a los profesionales médicos a diagnosticar y tratar mejor las enfermedades del cerebro.
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