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La contribución canaria al ‘Proyecto Conectoma Humano’

| 4 Mayo, 2015
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El grupo de Ingeniería Eléctrica y Bioingeniería de la Universidad de La Laguna participa en la primera obra en español sobre el conectoma humano, aportando las tesis de sus investigaciones

 

libro_conectividad_cerebroLa editorial científica Elsevier acaba de publicar el libro Conectividad Funcional y Anatómica en el Cerebro Humano, en cuya edición ha participado el grupo de Ingeniería Eléctrica y Bioingeniería de la Universidad de La Laguna, dirigido por el profesor Ernesto Pereda de Pablo. Esta es la primera obra en castellano que se ocupa de forma exclusiva de las nuevas teorías de organización funcional y anatómica del cerebro humano: el conectoma.

La investigación de los circuitos y las redes funcionales que conforman la organización del cerebro está permitiendo entender de forma más precisa la organización de los procesos cognitivos superiores, además de patologías como la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia, el daño cerebral o la esquizofrenia.

La obra está dirigida a estudiantes de grado y postgrado en medicina, biología, psicología, biotecnología así como a neurólogos, neurocirujanos, neuropsicólogos, educadores, enfermeros, fisioterapeutas neurológicos, físicos, ingenieros y terapeutas ocupacionales.

Ernesto Pereda, investigador principal del grupo, coeditor de la obra y coautor de dos capítulos, ha señalado que la obra se ha dividido en dos partes: una primera en la que se explican los métodos de análisis de imágenes y señales que se aplican al estudio de la conectividad cerebral, y una segunda en la que, mediante diversos ejemplos que van desde el estudio de las demencias al del lenguaje, se pretende mostrar la utilidad del nuevo paradigma.

La intención es que el volumen, disponible tanto en papel como en versión electrónica, pueda servir de referencia a investigadores, profesionales y estudiantes de posgrado en ciencias de la salud, ciencias experimentales e ingeniería de habla hispana que deseen iniciarse o profundizar en el campo. Si la obra, como esperan sus responsables, tiene buena acogida, se publicará en lengua inglesa en un futuro a medio plazo.

El título es el resultado de un trabajo de año y medio y recoge aportaciones de autores de más de 25 instituciones, como el McConnell Brain Imaging Center de Montreal, el King’s College y el Goldsmiths College de Londres, el Instituto Weizmann de Israel, el Instituto de Sistemas Complejos en Florencia, el Diagnostics, Imaging and Biomedical Technologies, Global Research Europe de General Electrics en Munich, la Universidad Católica de Lovaina así como un largo listado de universidades y centros de investigación españoles.

Conectividad cerebral

Vistas dorsal y lateral de la conectividad del cerebro humano | (cc) Hagmann y col. (2008) Mapping the structural core of human cerebral cortex. PLoS Biology, 6, 7, e159

Vistas dorsal y lateral de la conectividad del cerebro humano | (cc) Hagmann y col. (2008) Mapping the structural core of human cerebral cortex. PLoS Biology, 6, 7, e159

Los responsables de esta publicación explican su tesis principal recurriendo a una metáfora: “Imaginen un amplio grupo de ciudades conectadas entre sí por una densa red de carreteras que cambian continuamente (las más grandes, de forma muy lenta; las pequeñas, muchas más, apareciendo y desapareciendo según se las necesite). Imaginen también un flujo continuo de coches yendo y viniendo entre ciudades. E imaginen que, a partir de la observación de todos esos datos, tuviéramos que ser capaces de entender las relaciones entre esas ciudades, sus alianzas, y detectar lo que funciona mal entre ellas antes incluso de que el problema se manifieste. Exactamente eso es lo que científicos de diferentes disciplinas están intentado hacer en la actualidad para entender el cerebro humano”.

El avance en las modernas técnicas de neuroimagen (como la resonancia magnética) y neurofisiología (electroencefalografía y magnetoencefalografía) han dado lugar a un cambio de paradigma en el entendimiento de la función cerebral. Antiguamente, esta se entendía mediante un modelo en el que las funciones cognitivas se asociaban a áreas cerebrales concretas. Pero ahora, el estudio de los datos provenientes de estas técnicas sugiere que el cerebro funciona mediante un sistema de redes de diferentes áreas interconectadas, y es esta interconexión, que cambia dinámicamente, la que sustenta toda su actividad.

El proyecto ‘Conectoma Humano’

Desde el año 2010 un grupo internacional de científicos desarrolla una investigación neurocientífica que tiene como propósito, al modo al que anteriormente se hizo con el Proyecto Genoma, ‘mapear’ integralmente el cerebro para obtener datos sobre la organización de sus conexiones estructurales y la conformación de dinámicas funcionales, en un intento de responder a interrogantes como de qué están hechos los pensamientos, dónde se guardan los recuerdos o si los seres humanos ‘somos’ nuestro cerebro.

El proyecto parte sobre la base de que nuestros recuerdos están almacenados en la conexiones entre neuronas y de que, quizás, otros rasgos de nuestra personalidad están codificados también ahí. Aunque, lógicamente, sin caer en la predeterminación neuronal, ya que cualquier actividad de estas, por mínima que sea (como pensar o mirar), modifica la red en tiempo real, de ahí la dificultad del mapeo.

conectoma_3Las investigaciones, realizadas inicialmente sobre cerebros de adultos sanos, se extendió también hacia el estudio de cerebros ‘patológicos’, permitiendo el desarrollo de hipótesis sobre algunos trastornos neuropsiquiátricos, como la esquizofrenia, que, de confirmarse, significarían un gran avance para la Psiquiatría.

Hace algunas décadas se consiguieron identificar las 300 neuronas de un pequeño nemátodo llamado Caenorhabditis elegans, y trazar su mapa neuronal completo —conectoma. Años después, con este punto de partida, Sebastian Seung, físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y su equipo se preguntó cuánto y qué habría que hacer para trazar el mapa del cableado cerebral humano teniendo en cuenta que Caenorhabditis tiene apenas 7.000 conexiones y nuestro córtex unas 1.000 millones de sinapsis por cada milímetro cúbico. Pero no sólo se preguntaron esto, sino también otras cuestiones cuyo calado va más allá de la bioneurología: ¿Conseguiremos alguna vez comprendernos mejor a nosotros mismos? ¿Podremos modificar la estructura del cerebro a nuestro antojo? ¿Crear inteligencias artificiales ‘a su imagen y semejanza’? ¿Es la estructura de nuestras conexiones un diseño a perpetuidad?

Seung intentó explicar el proyecto —cuestión nada fácil— y responder a estos interrogantes en una charla TED, abriendo un interesantísimo debate sobre el asunto, cuyas implicaciones sólo empezamos a comprender.

 

 

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Categoría: Investigación, Neurociencias, Bíomedicina, Canarias

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