Un bessó virtual del cervell per saber més dades de l'òrgan més misteriós
Investigadors de la UPF, la UdG i Oxford presenten un nou mètode per assajar tractaments al cervell
BarcelonaDe rèpliques per assajar tractaments o intervencions abans de fer-les en persones n'hi ha un munt: des dels històrics maniquins que es fan servir a les Facultats de Medicina fins als innovadors organoides humans, que són microteixits 3D que es recreen als laboratoris a partir de cèl·lules mare i que reprodueixen els òrgans humans. Però ara la intel·ligència artificial ha posat damunt la taula una tècnica que pot revolucionar la biomedicina: els bessons digitals. És a dir, rèpliques d'òrgans creades en un entorn digital per generar dades de forma continuada i de la manera més fidel a la realitat. Fins ara se n'havien aconseguit del cor, i la idea és que a poc a poc se'n puguin fer de tots els òrgans humans. Ahir neurocientífics de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), la Universitat de Girona (UdG) i la Universitat d'Oxford van presentar el seu bessó del cervell per servir per estudiar com funciona i com reacciona aquest misteriós i delicat òrgan a una teràpia.
La possibilitat de provar tractaments o assajar operacions en un entorn digital pot canviar la manera com s'aborden les malalties o condicions relacionades amb el cervell. En l'actualitat, en la majoria dels casos es requereix que el pacient estigui despert en una operació per observar com respon als canvis i assegurar-se que no pateix seqüeles. Però aquest mètode pot posar en risc la seva vida. Com a mètode menys invasiu, els investigadors de les tres universitats proposen fer servir el seu bessó virtual cerebral.
Però, què és un bessó virtual cerebral? A grans trets, és una rèplica del cervell humà d'un pacient concret amb dades de neuroimatge (principalment de ressonàncies magnètiques) i fórmules matemàtiques. A partir d'aquesta simulació, els investigadors poden fer proves per analitzar-ne el comportament i recopilar dades fins al punt de desenvolupar un mapa detallat de la seva anatomia i de la seva activitat.
"Un dels grans reptes a l'hora d'entendre les malalties del cervell, com la depressió o l'epilèpsia, és que no entenem del tot què passa a l'interior", planteja l'autor principal de l'article sobre la recerca, Gustavo Patow, del grup de recerca Visualització, Realitat Virtual i Interacció Gràfica de la UdG. Tot i que els mètodes tradicionals han lluitat per oferir respostes clares, afegeix, són aquests nous models els que ofereixen "una nova manera de mirar el cervell", cosa que ajuda els investigadors a identificar "què podria funcionar malament i com solucionar-ho".
La investigació, liderada pel neurocientífic de la UPF Gustavo Deco, s'ha publicat a la revista mèdica Nature Reviews Methods Primers i els seus autors ja han fet una crida perquè la comunitat científica faci servir aquest nou model computacional per buscar tractaments personalitzats contra diversos trastorns neuropsiquiàtrics i analitzar amb precisió aspectes desconeguts del cervell humà.
La informació que proporciona aquesta rèplica virtual permet fer simulacions per analitzar com les diferents regions cerebrals es comuniquen i interactuen entre elles o per veure com el cervell d'una persona respondria davant de determinats canvis o estímuls fent servir tècniques personalitzades, segures i no invasives. Les proves es fan en entorns virtuals altament controlats i, a diferència dels enfocaments tradicionals, aquest model permet analitzar les dinàmiques cerebrals en conjunt, més enllà de les de regions específiques, i comprendre com interactuen entre elles.
Una eina per als hospitals
Segons expliquen els mateixos investigadors, a hores d'ara ja han fet servir aquest model per predir com despertarà un pacient en coma estimulant parts específiques del seu cervell o per entendre com es propaguen les convulsions pel cervell de les persones amb epilèpsia i provar maneres d'aturar-les. També pot ajudar a entendre les diferències cerebrals entre el son i la vigília. "La neurociència computacional ha arribat a un punt de maduresa en què pot proporcionar eines que finalment arribin a comprendre principis fonamentals de les funcions del cervell en la salut i la malaltia", explica Deco.
A mesura que es vagi perfeccionant, els investigadors confien que el model pugui convertir-se en una eina estàndard als hospitals i ajudar els professionals mèdics a diagnosticar i tractar millor les malalties del cervell. De moment, proposen als seus col·legues que facin servir el nou model per provar tractaments per a pacients en estat de coma o que pateixin epilèpsia, Parkinson o esclerosi múltiple, entre d'altres.