De la misma forma que se llevó a cabo el Proyecto Genoma Humano, que comenzó en 1990 en Estados Unidos y se completó en abril de 2003, en esta ocasión toca realizar el “Mapa del Cerebro” con el fin de poder facilitar herramientas para el estudio de las enfermedades cerebrales y profundizar en el conocimiento de la fisiología neuronal, así como el diseño de elementos tecnológicos que a modo de herramientas faciliten este trabajo, usando, entre otras, tecnologías ópticas, bioquímicas y nanotecnología.

España lidera un importante proyecto bautizado con el nombre de  “Spain NeuroTech” que se formalizó e inició el pasado año 2023 como un consorcio de diversas entidades públicas y privadas entre las que se encuentran la Comunidad Autónoma de Madrid y el Ministerio de Economía de España, con la colaboración de la UAM (Universidad Autónoma de Madrid) en la que se creará un Centro Nacional de Neurotecnología que será el encargado de coordinar los distintos grupos de investigación que se vayan creando en los Hospitales, y Universidades de España y, eventualmente, en otros países que puedan integrase en este importantísimo proyecto, que de alguna manera es “gemelo” del proyecto “Brain” en EE.UU.

El Centro Nacional de Neurotecnología (Spain NeuroTech), se convertirá en el mayor centro europeo de Neurotecnología y uno de los proyectos adherido al Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia del Gobierno de España en el ámbito de la inteligencia artificial. Dicho centro ya ha tomado forma para instalarse en el Campus de Cantoblanco de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), junto al Parque Científico de Madrid y se integrará en la comunidad académica y científica de la UAM. En los próximos 15 años se espera que el centro llegue a recibir hasta 200 millones de euros con aportaciones en un 60% del Gobierno central y un 40% de la Comunidad de Madrid.

El centro tiene como objetivo convertirse en una referencia mundial de la aplicación de la inteligencia artificial a la Neurotecnología, un campo con numerosas aplicaciones, especialmente en el de la salud. La Comunidad de Madrid aportará 80 millones de euros al proyecto, mientras que la Secretaría de Estado de Inteligencia Artificial y Digitalización dará otros 40 millones de euros para atraer a 250 investigadores.

El principal actor científico de este proyecto y responsable de su elaboración para su entrega a los organismos implicados en la aprobación ha sido es el neurobiólogo español Rafael Yuste, catedrático en la Universidad de Columbia (Estados Unidos) y uno de los principales impulsores, quien ha valorado todas las iniciativas científicas y tecnológicas que se ponen en marcha para "mapear" la actividad cerebral y tratar de cambiarla.

Yuste, considerado además como uno de los "padres" del proyecto "Brain", que impulsó la administración de Barack Obama y que aglutina los esfuerzos de más de 500 laboratorios de todo el mundo, participa ahora en el nuevo Centro Nacional de Neurotecnología como consultor científico.

El científico e investigador está convencido de la  "gigantesca" tarea de investigación a la que se compromete el estado Español para alcanzar una meta tan amplia como actualmente intangible que es comprender cómo funciona la mente humana y tratar de alterarla en aquellos casos que sea necesaria una actuación clínica orientada a la cura de  muy diversas enfermedades que forman el catálogo de enfermedades neurológicas, mentales y neurodegenerativas.

La tarea es realmente muy ambiciosa y en ella necesariamente deben concurrir numerosos expertos en las diversas disciplinas que pueden aportar potencial de conocimiento en el ámbito de la neurología. Médicos, neurólogos, informáticos, ingenieros, matemáticos, expertos en fisiología, biólogos, bioquímicos y un largo catálogo. Sin lugar a dudas la Inteligencia Artificial será una potente herramienta presente en el estudio de la infraestructura cerebral, permitiendo el conocimiento de los algoritmos ejecutados por las redes neuronales en el procesos de la información así como el estudio de las neuronas especializadas en tareas como la memorización o la respuesta a los estímulos sensoriales.

El proyecto tiene como objetivo explorar las funciones cerebrales, los trastornos neurológicos y los posibles tratamientos a través de la tecnología de vanguardia y la investigación interdisciplinaria.

Rafael Yuste, neurocientífico madrileño que lleva más de diez años estudiando el cerebro humano en la Universidad de Columbia, en Nueva York y otros 20 más como investigar en diversas universidades de EE.UU. reconoce su vuelta a España para potenciar la ciencia y la investigación. En el acto de constitución del “Consorcio NeuroTech”, el jueves 22 de diciembre de 2022  el propio Yuste como investigador, promotor del proyecto y asesor científico, explicó las tres razones para impulsar la neurotecnología: humanística, médica y económica. Declaró rotundamente: «no hay en el mundo un centro como éste. España se adelanta un poco en este campo»

La idea ya fue puesta en marcha en el proyecto Brain en EE.UU que el presidente Obama apoyó con mucho interés, una vez que conoció el proyecto de manos de nuestro insigne investigador. Para el mencionado proyecto Brain (2016) Yuste contó en su equipo con dos españoles más que están en la cumbre mundial de la investigación neurológica, Álvaro Pascua Leone que es un catedrático de neurología en Harvard y José Carmona que es catedrático de tecnología en Berkeley. Ambos también están en el comité científico que ha promovido el proyecto NeuroTech en España.

Este “retorno de ciencia” a nuestro país es digno de señalar como algo positivo. El propio Rafael Yuste ha manifestado que para el es muy importante poder revertir en su país el fruto de su trabajo de la mano de científicos norteamericanos y de otros países con los que ha trabajado.

Imagen ficticia de un laboratorio de neurociencia. Imagen creada con Copilot

Aun siendo cierto que la neurociencia camina con cierta lentitud, debido a la complejidad de la propia estructura cerebral, no lo es menos, que ya ha llegado el momento de poner manos a la obra en la tarea de realizar el “mapa cerebral”. Las tecnologías derivadas de la instrumentación, la enorme capacidad de computo de los ordenadores y la propia implantación de algoritmos matemáticos en las tecnologías de computación orientadas al entrenamiento (Machine Learning), la computación grafica que facilita el uso de herramientas de visión artificial y la posibilidad de entrenamiento con patrones, todas estas de modo conjunto van a ser fundamentales para obtener resultados.

¿Para que elaborar un mapa cerebral?

Disponer de un mapa cerebral permite a los investigadores y clínicos en este área médica identificar y calificar las distintas patologías de esta maravillosa y compleja máquina que es el cerebro.

Una neurona considerada de forma aislada aporta muy poco en el diagnóstico de enfermedades o en el conocimiento de la propia fisiología cerebral. Lo que en la antigua neurología (hace no más de 40 años) se fundamentaba en la descripción   de áreas cerebrales especializadas en tareas y a través de estas se explicaba el comportamiento de un ser vivo, en la actualidad, ha cambiado notablemente el modelo y se han abandonado mitos como el de que, usamos una parte mínima del cerebro, no es cierto, usamos todo el cerebro o que, las neuronas que mueren se pierden y no son reemplazas, tampoco es cierto, porque se ha demostrado que las neuronas aparecen en toda la secuencia vital de los seres vivos. Además se ha demostrado una importante cualidad del cerebro que es la “plasticidad” en los procesos de ejecución de tareas como la gestión del habal, las imágenes, etc. Esta Plasticidad nos permite pensar que las áreas cerebrales no están aisladas sino que trabajan de forma conjunta y pueden realizar tareas de compensación y ampliación ante perdidas funcionales.

¿Qué instrumentos se usan actualmente para explorar el cerebro?

Dar respuesta a esta pregunta nos permite enumerar los métodos convencionales más antiguos  como:  La Tomografía Computarizada (TC) que usa los rayos X para crear imágenes detalladas del cerebro buscando fracturas, tumores, hemorragias etc. La Resonancia Magnética (RM) que se usa campos magnéticos y ondas de radio  para generar imágenes detalladas con mejores resultados en relación con la TC por su capacidad de detectar actividad cerebral en las neuronas. La electroencefalografía (EEG) es otra técnica muy usada y clásica en la medicina que consiste en detectar la actividad eléctrica del cerebro a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. Es ampliamente utilizada para diagnosticar epilepsia, trastornos del sueño, y para monitorización intraoperatoria. Otras técnicas más actuales son:  Tomografía por Emisión de Positrones (PET), SPECT (Tomografía por Emisión de Fotón Único).

¿Qué instrumentos se espera poder usar junto a los anteriores para elaborar el mapa cerebral?

Imagen ficticia de un Nanorobot sobre una neurona. Imagen creada con Copilot

 Esta pregunta se resolverá  en los próximos años en el recién creado Centro Nacional de Neurotecnología (Spain NeuroTech). Esto es lo que ha declarado el propio Yuste, afirmando que es totalmente imprescindible avanzar en las tecnologías de observación en vivo de las neuronas, lo que hace pensar que los investigadores, cada vez más, podrán auxiliarse de más y mejores medios. Podemos enumerar algunas de las tecnologías que se espera usar: Resonancia Magnética de Ultra Alta Resolución, Imágenes de conectividad Cerebral que permiten ampliar en detalle los conexionados de las redes neuronales que se extienden a lo largo, ancho y profundo de nuestro cerebro, Imágenes Moleculares y Optogenética que permitirán visualizar la actividad molecular o manipular la actividad de las células mediante luz (optogenética), Interfaces Cerebro-Computadora (BCI) que permitirán la recogida de señales cerebrales y su conducción a un ordenador o también establecer en sentido contrario dichas conexiones con el fin de enviar señales a los tejidos y neuronas para estudiar sus respuestas, este método será muy útil para la rehabilitación en neurología. Finalmente será la Nanotecnología la que podría permitir la entrega de agentes de contraste a áreas específicas del cerebro o incluso la manipulación directa de células y moléculas cerebrales, mejorando tanto el diagnóstico como el tratamiento. Para entenderlo más fácilmente la técnica consistirá en depositar “nanorobots moleculares” en las neuronas y sus redes con el fin poder implementar tratamientos más eficaces para la cura, por ejemplo de los tumores cerebrales o, ¿por qué no?, la enfermedad de Alzheimer o el Parkinson.

Para saber más recomiendo estos videos.

·       Firma del protocolo para instalar el Centro Nacional de Neurotecnología ‘Spain Neurotech" en la UAM

Videos recomendados del Dr. Rafael Yuste:

·       Proyecto Brain “Mapear el cerebro es el mayor desafío de la ciencia”

·       La neurociencia nos muestra nuevos caminos en la educación. Rafael Yuste

 

 

Catedrático de Tecnología

José Manuel Ruiz Gutiérrez