Simular el funcionamiento del cerebro humano es uno de los objetivos más ambiciosos de la neurociencia. En el ámbito de la salud, esto permitiría hacer frente a enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer o el Parkinson; del sistema nervioso, como la epilepsia; o mentales, como la esquizofrenia.

Conseguirlo ya no parece algo tan lejano. Este mes ha dado comienzo el proyecto Virtual Brain Twin. Una iniciativa financiada por la Comisión Europea con 10 millones de euros para investigar enfermedades psiquiátricas y desarrollar tratamientos personalizados utilizando un gemelo digital del cerebro.

El objetivo es crear una herramienta que simule el funcionamiento de este órgano del cuerpo, que ayude a los médicos a administrar con más precisión la medicación adecuada para cada paciente y evaluar tratamientos alternativos, como la estimulación cerebral o cambios en el estilo de vida.

Diez años de trabajo

Virtual Brain Twin está integrado dentro de EBrains, una plataforma europea creada para que cualquiera que dedique a la neurociencia tenga a su disposición datos abiertos y recursos informáticos para desarrollar sus investigaciones y así avanzar en el conocimiento del cerebro de forma colaborativa.

Esta infraestructura es el resultado de diez años de trabajo dentro de Human Brain Project (HBP), una iniciativa creada en 2013 en la que más de 500 científicos de 19 países europeos se han dedicado a investigar este órgano y sus enfermedades con métodos avanzados de computación, neuroinformática e inteligencia artificial.

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Entre ellos está el español Óscar David Robles Sánchez, doctor en informática e investigador del Grupo de Modelado y Realidad Virtual de la Universidad Rey Juan Carlos (URCJ) de Madrid, quien, junto a su equipo, lleva varios años trabajando en el desarrollo de un sistema, ViSimpl, que permite analizar la actividad de distintas zonas del cerebro.

Ahora, también contribuirán a la creación de ese gemelo digital destinado a conocer cómo se comporta este órgano en el caso de las enfermedades mentales y optimizar los tratamientos. “Nuestra misión es aportar sistemas de visualización para que los neurocientíficos dispongan de herramientas gráficas que les permitan generar información a partir de datos”, explica Robles Sánchez en conversación con D+I – EL ESPAÑOL.

“Pintar” los datos

Para entenderlo mejor, recurre a un ejemplo práctico: “Un grupo de trabajo, como el de Javier de Felipe [biológo especialista en el estudio anatómico del cerebro humano ] se encarga de realizar un estudio morfológico de una región del cerebro, como el hipocampo. Luego, comparten esta información con equipos en Italia, quienes crean un modelo matemático del funcionamiento del hipocampo”. 

Visualización de una simulación del actividad neuronal del hipocampo.

El objetivo de Virtual Brain Twin es crear la versión digital de un cerebro completo de forma que cualquier médico, que trate a pacientes con enfermedades como la esquizofrenia, pueda introducir información de lo que le ocurre tanto a nivel estructural, o morfológico, como de funcionamiento.

“Nosotros somos capaces de “pintar” toda esa información y que puedan cargarla en el gemelo digital para ver qué está ocurriendo, analizarlo y tomar decisiones sobre la medicación, posibles cirugías o introducir cambios en los hábitos de vida de forma muy personalizada”, asegura Robles Sánchez. “Hasta ahora, la alternativa para ser tan precisos era recurrir a técnicas más invasivas que en algunos casos incluían intervenciones quirúrgicas”.

Lenguaje visual común

Virtual Brain Twin no será el primer gemelo digital del cerebro, pero sí el primero en el que lo que se muestra informáticamente “no sólo es real, también es correcto”, dice el investigador. Algo que han conseguido gracias a los avances que se han producido en los últimos años en el ámbito de la tecnología “que también facilita a los neurocientíficos la adquisición de datos para disponer de estructuras”.

“Por ejemplo, hasta que llegamos nosotros en el equipo de Javier de Felipe jamás habían visto la reconstrucción completa de una neurona piramidal. Y, además, les aportamos una serie de funcionalidades para poder comparar los diferentes elementos de su estructura, ver cómo están distribuidos, etc.”, asegura.

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Esto propició que este equipo de investigación empezara a plantearse cuestiones sobre sus investigaciones que antes “ni imaginaban” porque “no eran capaces de ver esas estructuras”. El reto añadido en este nuevo proyecto europeo, según cuenta Robles Sánchez, es crear una plataforma para que todos los investigadores que trabajen con este futuro gemelo digital del cerebro tengan un lenguaje visual común.  

Tienen cuatro años por delante para conseguirlo. El tiempo que les ha dado la Comisión Europea a este consorcio liderado por Viktor Jirsa, director del Instituto de Neurociencia de Sistemas de Marsella (Francia), en el que, además del grupo de la URJC liderado por Óscar Robles, también participa la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) por parte de España.