Simulación por ordenador: así fabrica el cerebro sus neuronas
Científicos crean una nueva simulación por ordenador del desarrollo y crecimiento de las neuronas en el cerebro que allana el camino para el desarrollo de tratamientos contra las enfermedades neurodegenerativas y, algún día, el implante de células madre capaces de regenerar el tejido cerebral.
Por Enrique Coperías
Imagen conceptual de una red neuronal en el cerebro, generada con DALL-E
Científicos de la Universidad de Surrey, en el Reino Unido, han creado una nueva simulación por ordenador del desarrollo y crecimiento de las neuronas en el cerebro. Además de mejorar nuestra comprensión del funcionamiento del órgano pensante, los investigadores esperan que los modelos contribuyan acelerar la investigación de enfermedades neurodegenerativas y, algún día, de células madre que ayuden a regenerar el tejido cerebral dañado o perdido
El equipo de investigación utilizó una técnica llamada computación bayesiana aproximada (ABC), que ayuda a afinar el modelo comparando la simulación con el crecimiento real de las neuronas. Este proceso garantiza que el cerebro artificial refleje con exactitud cómo crecen y se conectan las neuronas en la vida real.
La simulación se probó con neuronas del hipocampo, una estructura cerebral localizada en el lóbulo temporal del cerebro y muy relacionada con los procesos de aprendizaje y memoria. El equipo descubrió que su sistema imitaba con éxito los patrones de crecimiento de las neuronas reales del hipocampo, lo que demuestra el potencial de esta tecnología para simular el crecimiento cerebral con todo lujo de detalles, afirman los autores del estudio en el Journal of Mathematical Biology.
En auxilio del alzhéimer y el párkinson
«El funcionamiento de nuestro encéfalo sigue siendo uno de los mayores misterios de la ciencia. Gracias a esta simulación y a los rápidos avances de la inteligencia artificial, estamos cada vez más cerca de comprender cómo crecen y se comunican las neuronas —explica Roman Bauer, de la Facultad de Informática e Ingeniería Electrónica de la Universidad de Surrey. Y añade—: Esperamos que algún día este trabajo pueda conducir a mejores tratamientos para enfermedades devastadoras como el alzhéimer y el párkinson, cambiando la vida de millones de personas».
A la izquierda, una neurona recreada de forma informática; a la derecha, una real. Cortesía: University of Surrey
La precisión del modelo está estrechamente ligada a la calidad de los datos utilizados para calibrarlo. Si los datos de las neuronas reales son limitados o incompletos, la precisión de la simulación puede disminuir.
Aunque el modelo actual ha demostrado unos resultados impresionantes a la hora de reproducir el crecimiento de neuronas específicas, como las células piramidales del hipocampo, es posible que se necesiten más ajustes para simular con precisión otros tipos de neuronas o regiones del cerebro.
La simulación informática se ha creado a partir del software BioDynaMo, codesarrollado por Bauer. Este programa permite a los científicos crear, ejecutar y visualizar fácilmente simulaciones multidimensionales basadas en agentes, ya sean biológicas, sociológicas, ecológicas o financieras. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Surrey
Fuente: Duswald, T., Breitwieser, L., Thorne, T. et al. Calibration of stochastic, agent-based neuron growth models with approximate Bayesian computation. Journal of Mathematical Biology (2024). DOI: https://doi.org/10.1007/s00285-024-02144-2
