Cerebro virtual puede conducir al progreso real en la enfermedad de Alzheimer

Un cerebro virtual sofisticado puede ayudar a los científicos a encontrar tratamientos para los trastornos cerebrales del mundo real, como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Aunque suena como la trama de una película de ciencia ficción, en realidad fue el tema de una presentación fascinante en la reunión de 2014 de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), que tuvo lugar en Chicago en febrero.

Terrence Stewart, un investigador postdoc en el Centro de Neurociencia Teórica de la Universidad de Waterloo en Canadá, dio una charla sobre la simulación por computadora de todo el cerebro como una herramienta para la investigación médica. Stewart es el gerente de proyecto de Spaun (Red Unificada de Arquitectura de Pointer Semántica), un modelo de computadora que imita los patrones de activación de neuronas en el cerebro humano.

Un cerebro generado por el poder de la computación

Spaun puede pensar, recordar, ver e incluso dibujar con un brazo mecánico. En comparación con el cerebro dentro de tu cabeza, sin embargo, Spaun sigue siendo primitivo. Stewart dijo que tiene 2.5 millones de neuronas, 60 mil millones de sinapsis y 30 áreas distintas. Eso es mucho menos que los 100.000 millones de neuronas, 100.000 millones de sinapsis y más de 1.000 áreas distintas en el cerebro humano.

Sin embargo, en comparación con otros modelos de computadora del cerebro humano, Spaun se acumula bien. Aunque ha habido simulaciones neuronales a gran escala, Spaun se destaca por intentar mostrar cómo la actividad cerebral compleja en realidad conduce a un comportamiento complejo.

Spaun puede realizar una variedad de tareas, desde copiar la escritura humana hasta encontrar patrones ocultos en una lista de números. Pero el verdadero valor de Spaun puede residir no en sus habilidades sino en sus peculiaridades y flubs. Según Stewart, Spaun es más parecido a lo real que otros cerebros virtuales porque comete errores y pierde sus habilidades tanto como las personas.

¿Puede un cerebro virtual desarrollar demencia?

Stewart y sus colegas ya han progresado en la simulación de las disfunciones cerebrales que subyacen a la enfermedad de Huntington y la enfermedad de Parkinson. Para imitar los problemas de movimiento causados por Huntington, por ejemplo, los investigadores dañaron partes del cerebro virtual que se verían afectadas por la enfermedad del mundo real. Los errores resultantes cometidos por el cerebro virtual fueron similares a los errores en el comportamiento alcanzado por personas con Huntington.

El equipo de Spaun también está utilizando su modelo para estudiar el deterioro cognitivo asociado con el envejecimiento. Otra investigación ha demostrado que tanto el cerebro físico como el desempeño conductual de las personas en las pruebas cognitivas pueden deteriorarse más adelante en la vida. Lo que se ha perdido es una explicación clara de cómo uno lleva al otro. Stewart y sus colegas esperan dar algunas respuestas modelando el proceso de envejecimiento con Spaun.

A continuación, dijo Stewart, está la enfermedad de Alzheimer. Stewart y sus colegas esperan simular los efectos de ese trastorno dotando a su cerebro virtual de un hipocampo, parte del cerebro, esencial para formar recuerdos, que está dañado por el Alzheimer. Luego comenzarán a administrarle a su cerebro demencia virtual para que puedan estudiar sus causas y tratamiento.

Cerebros virtuales y neurología del mundo real

Uno de los objetivos de este tipo de sofisticados modelos informáticos es ayudar a los investigadores a comprender cómo el fallo de las neuronas individuales puede afectar el proceso de la enfermedad en los trastornos neurológicos. En última instancia, eso podría conducir a mejores terapias dirigidas.

Con refinamientos futuros, el cerebro virtual podría algún día ser utilizado por investigadores para estudiar cómo los nuevos fármacos afectan el rendimiento humano en pruebas cognitivas antes de administrar los medicamentos a un animal o persona vivos. Por ejemplo, el cerebro virtual podría usarse potencialmente en las pruebas iniciales de un nuevo medicamento para la enfermedad de Alzheimer para predecir cómo afectará la memoria humana.

La presentación de Stewart fue solo una de varias charlas en la reunión de la AAAS dedicada a la virtualización del cuerpo humano. Otras charlas versaron sobre modelos de computadora del hígado y la articulación de la cadera, por ejemplo. Pero crear un modelo funcional del cerebro disfuncional puede ser el desafío final. A la larga, también puede generar algunas de las mayores recompensas.

Linda Wasmer Andrews, una escritora que se especializa en salud, medicina y psicología, acaba de regresar de informar sobre la reunión de la AAAS. Síguela en Twitter y Facebook .

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