Las simulaciones nos ayudan a comprender cómo funciona el encéfalo
El encéfalo humano es extraordinariamente complejo. Aunque está formado por 86 000 millones de neuronas entre las que existen 150 billones de conexiones, el encéfalo funciona con tan poca energía como la que se necesita para encender un led normal. Sin embargo, no debemos dejarnos engañar por su eficacia energética. «El encéfalo contiene tanta información que, incluso con la potencia de todos los centros de procesamiento de datos disponibles en el mundo, sería imposible simular el de una sola persona a escala molecular», afirma Petra Ritter, directora de la Sección de Simulación del Encéfalo en el hospital universitario Charité - Universitätsmedizin de Berlín. «Aunque fuera físicamente posible crear tal simulación, consumiría una enorme cantidad de energía». Con el apoyo del proyecto BrainModes, Ritter y los demás miembros de la Sección de Simulación del Encéfalo se propusieron desarrollar una forma más eficaz de simular el encéfalo. «La simulación encefálica nos ayuda a comprender cómo funciona nuestro encéfalo y a desarrollar terapias personalizadas para tratar las enfermedades relacionadas con él», añade Ritter.
El encéfalo virtual
El concepto de BrainModes utiliza datos de imágenes individuales —el tipo de información que se recoge a través de la resonancia magnética nuclear, la tomografía por emisión de positrones, los electroencefalogramas y la magnetoencefalografía— para crear copias digitales del encéfalo de una persona. «Estos modelos informáticos personalizados del encéfalo, a los que denominamos ‟encéfalos virtuales”, permiten a los usuarios inferir mecanismos multiescala de la función encefálica», explica Ritter. Por ejemplo, durante el proyecto, los investigadores demostraron cómo se pueden inferir los mecanismos neuronales multiescala mediante la modelización de redes encefálicas. El equipo del proyecto también amplió The Virtual Brain, una plataforma en línea que permite a los investigadores sanitarios crear simulaciones del encéfalo con facilidad, por lo que pueden simular el encéfalo con diferentes niveles de detalle. Esta herramienta multiescala de cosimulación ya está disponible a través de EBRAINS. Dado que estas herramientas de simulación utilizan datos de pacientes y están en la nube, los investigadores tuvieron que asegurarse de que cumplían el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD). «Mediante el cifrado de extremo a extremo, el control de acceso y el aislamiento de procesos, no solo cumplimos con el RGPD, sino que todos los datos cargados están completamente seguros y protegidos», señala Ritter. Basándose en el componente de protección de datos de BrainModes, Ritter dirige actualmente el proyecto financiado con fondos europeos VirtualBrainCloud, cuyo objetivo es construir una infraestructura de investigación segura en la nube para simulaciones complicadas que utilizan datos sanitarios.
El santo grial de la neurociencia
El equipo del proyecto BrainModes, que recibió financiación del Consejo Europeo de Investigación, logró inferir —por primera vez— principios complejos del funcionamiento del encéfalo mediante simulaciones encefálicas personalizadas y multiescala. «La simulación del encéfalo humano es el santo grial de la neurociencia, ya que ofrece una herramienta pionera para comprender cómo funciona nuestro encéfalo y cómo tratar trastornos, como el ictus y la epilepsia, o enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer y la de Parkinson», afirma Ritter. Las herramientas y el «software» desarrollados durante el proyecto ya están a disposición de otros investigadores. «El legado del proyecto es el trabajo que realiza la comunidad investigadora utilizando las herramientas de simulación que construimos y validamos», concluye Ritter. «Pronto esperamos ver estas mismas herramientas en la práctica clínica, donde tendrán un impacto positivo en la salud y el bienestar de los pacientes».
Palabras clave
BrainModes, neurociencia, simulaciones, datos de imagenología, simulaciones del encéfalo, enfermedades relacionadas con el encéfalo, funcionamiento del encéfalo, RGPD, ictus, epilepsia, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson
