MADRID, 6 Nov. (EUROPA PRESS) -
El cerebro humano es uno de los territorios menos explorados del cuerpo, y durante décadas los científicos solo han podido ver una parte de su compleja arquitectura. Ahora, un nuevo atlas asistido por inteligencia artificial permite observar regiones y conexiones con un nivel de detalle que antes parecía imposible.
Esta herramienta no solo ofrece una imagen más precisa del cerebro vivo, sino que podría ayudar a detectar cambios asociados a enfermedades neurológicas mucho antes de que aparezcan los síntomas.
Un nuevo atlas cerebral asistido por IA es capaz de ayudar a visualizar el cerebro humano con un detalle sin precedentes, según adelantan investigadores de la University College de Londres (Reino Unido). Esto supone un importante avance para la neurociencia y la neuroimagen, tal y como se publica en 'Nature'.
El cerebro humano se compone de cientos de regiones interconectadas que impulsan nuestros pensamientos, emociones y comportamientos.
Los atlas cerebrales existentes pueden identificar estructuras principales en resonancias magnéticas, como el hipocampo, que interviene en la memoria y el aprendizaje, pero sus subregiones más específicas siguen siendo difíciles de detectar. Estas distinciones son importantes porque las subregiones de áreas como el hipocampo, por ejemplo, se ven afectadas de manera diferente durante la progresión de la enfermedad de Alzheimer.
UN MAPA QUE CAMBIA LA FORMA DE MIRAR EL CEREBRO
El estudio del cerebro a nivel celular es posible mediante microscopía (histología), pero no se puede realizar en individuos vivos, lo que limita su potencial para comprender cómo cambia el cerebro humano durante el desarrollo, el envejecimiento y la enfermedad.
De esta forma el nuevo estudio presenta NextBrain, un atlas de todo el cerebro humano adulto que se puede utilizar para analizar resonancias magnéticas de pacientes vivos en cuestión de minutos y con un nivel de detalle hasta ahora imposible. Los creadores del atlas, que está disponible gratuitamente, esperan que en última instancia ayude a acelerar los descubrimientos en neurociencia y su aplicación en un mejor diagnóstico y tratamiento de enfermedades como el Alzheimer.
El equipo de investigación tardó seis años en elaborar el atlas mediante un minucioso proceso similar al de completar un rompecabezas, aunque este se elaboró ??utilizando tejido post mortem de cinco cerebros humanos.
Cada cerebro fue meticulosamente diseccionado y seccionado en 10.000 fragmentos, teñidos para facilitar la identificación de las estructuras cerebrales, fotografiados bajo un microscopio y, posteriormente, reensamblados en un modelo digital 3D. Antes de iniciar este proceso, el equipo realizó resonancias magnéticas de los cerebros para saber cómo reconstruirlos, siguiendo un procedimiento similar al de la imagen en la caja de un rompecabezas.
Se utilizó inteligencia artificial para ayudar a alinear las imágenes del microscopio y las resonancias magnéticas, teniendo en cuenta las diferencias entre las dos técnicas y asegurando que las piezas no se superpusieran ni tuvieran huecos entre ellas. Un total de 333 regiones cerebrales fueron etiquetadas en los modelos digitales 3D de cada uno de los cinco cerebros, un proceso que la IA aceleró enormemente. Según los investigadores, si se hubiera hecho manualmente, habría llevado décadas.
El doctor Juan Eugenio Iglesias, autor principal del estudio, perteneciente al Departamento de Física Médica e Ingeniería Biomédica de la UCL y al Hospital General de Massachusetts/Facultad de Medicina de Harvard, comenta: "NextBrain es la culminación de años de esfuerzo para superar la brecha entre la microscopía y la resonancia magnética. Al combinar datos de tejido de alta resolución con técnicas avanzadas de IA, hemos creado una herramienta que permite a los investigadores analizar escáneres cerebrales con un nivel de detalle antes inalcanzable. Esto abre nuevas posibilidades para el estudio de las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento".
El atlas resultante, que es un "promedio" de los cinco modelos cerebrales, es generalizable a todos los humanos adultos; es decir, puede utilizarse para inferir automáticamente detalles a partir de resonancias magnéticas de sujetos vivos o fallecidos.
NextBrain se probó con éxito en miles de conjuntos de datos de resonancia magnética, demostrando su capacidad para identificar de forma fiable regiones cerebrales en diversas condiciones de imagen y tipos de escáner. En un experimento, el equipo utilizó el atlas para etiquetar automáticamente regiones cerebrales en una resonancia magnética de ultra alta resolución disponible públicamente, que coincidían estrechamente con las regiones etiquetadas manualmente, incluso en áreas pequeñas como subregiones del hipocampo.
En otro experimento, los investigadores aplicaron NextBrain a más de 3.000 resonancias magnéticas de personas vivas para investigar los cambios en el volumen cerebral relacionados con la edad. El atlas permitió un análisis más detallado de los patrones de envejecimiento que el que se podía lograr con las herramientas existentes.
Zane Jaunmuktane, autor del estudio del Instituto de Neurología UCL Queen Square y del Banco de Cerebros Queen Square para Trastornos Neurológicos, declara: "Nuestro objetivo al crear este atlas era permitir a los investigadores identificar cientos de regiones cerebrales en pacientes vivos de forma rápida y consistente, manteniendo la precisión anatómica de los datos microscópicos. El nivel de detalle anatómico de NextBrain es extraordinario, y su disponibilidad pública permite que investigadores de todo el mundo se beneficien de él de inmediato".
Así, NextBrain proporciona un mapa sin precedentes de la arquitectura celular del cerebro. La base integrada en el atlas permite ahora un análisis rápido, preciso y accesible de imágenes cerebrales en individuos vivos, abriendo la puerta a la detección de los primeros signos de enfermedades neurológicas como el Alzheimer, mucho antes de que aparezcan los síntomas, y mejorando nuestra capacidad para comprender, monitorizar y, en última instancia, prevenir estas devastadoras enfermedades.
