El sistema glinfático: la IA descifra la «fontanería» que limpia el cerebro contra el Alzheimer
MADRID, 8 Jun. –
Cuando una persona entra en sueño profundo, un líquido similar al agua circula por el cerebro, eliminando los desechos metabólicos relacionados con enfermedades como el Alzheimer. Este proceso, conocido como sistema glinfático, fue descrito por primera vez en 2012 por Maiken Nedergaard, neurocientífica pionera y codirectora del Centro de Neuromedicina Traslacional de la Universidad de Rochester.
Pero aún quedan interrogantes sobre la mecánica del sistema, en particular, sobre la velocidad de circulación del líquido en el cerebro, ya que estudiar la circulación dentro de un cerebro vivo es difícil sin causar daños irreparables al sujeto.
EL DILEMA DE LA RESONANCIA: EL LÍMITE TECNOLÓGICO QUE ROMPIÓ LA IA
Expertos de Universidad de Rochester, la Universidad de Brown (ambas en Estados Unidos) y la Universidad de Copenhague (Dinamarca) recurrieron a la inteligencia artificial para estudiar las velocidades de flujo de fluidos del cerebro a partir de datos de resonancia magnética, tal y como se publica en ‘Science Advances’.
«Se puede colocar un microscopio sobre una pequeña zona del cerebro y observar con gran detalle lo que ocurre allí, y ya hemos trabajado con ese tipo de datos, pero solo ofrece una visión parcial del proceso general», afirma el profesor Douglas Kelley del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Rochester.
«Si se quiere obtener imágenes de cerebros completos, la resonancia magnética es una excelente opción porque proporciona una visión tridimensional. Sin embargo, la resonancia magnética también tiene limitaciones importantes, la principal de las cuales es que no registra la velocidad del flujo de fluidos, al menos no para flujos tan lentos».
Para esta cuestión, los investigadores recurrieron a la inteligencia artificial. Mediante vídeos de la propagación de un colorante a través del tejido cerebral a lo largo del tiempo, las redes neuronales que crearon los investigadores pudieron deducir la velocidad del flujo de fluidos y la permeabilidad del tejido cerebral con IA.
LAS DOS VELOCIDADES DEL «AUTOLAVADO»: UN FLUJO 50 VECES MÁS RÁPIDO QUE EL OTRO
Los resultados mostraron que existen dos formas principales en que el sistema glinfático elimina partículas del cerebro, como las proteínas beta-amiloides relacionadas con la enfermedad de Alzheimer, y una de ellas es mucho más rápida que la otra. El flujo rápido del fluido similar al agua del sistema glinfático se mueve a unos pocos micrómetros por segundo alrededor de las regiones abiertas del cerebro, como la superficie entre el cráneo y el cerebro, mientras que el flujo más lento del fluido similar al agua se filtra a través del tejido profundo del cerebro a una velocidad aproximadamente 50 veces menor.
Hasta el momento, los investigadores han estado trabajando para obtener mediciones de referencia del flujo de fluidos en el cerebro de animales como ratones, con el fin de alimentar las herramientas de IA. En el futuro, esperan poder comparar el flujo de fluidos en cerebros sanos y enfermos, así como en cerebros jóvenes y ancianos, con la aspiración de estudiar la circulación en humanos.
DEL LABORATORIO A LA CONSULTA: PREDECIR EL ALZHEIMER ANTES DE LOS SÍNTOMAS
«Estamos trabajando arduamente para poder medir el flujo de fluidos similares al agua dentro y alrededor del cerebro humano, ya que esto abre un abanico de posibilidades clínicas mucho más importantes e interesantes», exponen los investigadores.
«Esperamos poder algún día determinar si un paciente con Alzheimer tiene mala circulación cerebral, o incluso detectarla precozmente para intentar prevenir la enfermedad. También podríamos analizar si una persona ha sufrido una conmoción cerebral para ver si la circulación de fluidos en su cerebro se ha visto afectada. Este estudio nos acerca un paso más a ese objetivo», concluyen.
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