Un estudio desarrolla el mapa más completo y detallado del cerebro humano hecho hasta ahora, gracias a la inteligencia artificial. El atlas, llamado NextBrain, se ha publicado en la revista Nature y representa un paso adelante clave para entender y diagnosticar enfermedades neurológicas como el Alzheimer. El investigador Adrià Casamitjana, del grupo de investigación VICOROB de la Universitat de Girona (UdG) es el primer autor, fruto de su estancia postdoctoral en el University College London (UCL), donde ha colaborado con expertos internacionales en neuroimagen e ingeniería biomédica.
El atlas NextBrain, que ha sido desarrollado gracias a la ayuda de técnicas avanzadas de inteligencia artificial, es capaz de visualizar el cerebro humano in vivo a partir de resonancias magnéticas (RM) con una precisión sin precedentes.
El cerebro humano está formado por cientos de regiones interconectadas que impulsan los pensamientos, emociones y comportamientos. Los atlas cerebrales existentes pueden identificar las estructuras principales en las resonancias magnéticas —como el hipocampo, que apoya la memoria y el aprendizaje—, pero sus subregiones más finas continúan siendo difíciles de detectar. Estas distinciones son importantes, ya que las subregiones del hipocampo, por ejemplo, se ven afectadas de manera diferente durante la progresión de la enfermedad de Alzheimer.
Examinar el cerebro a nivel celular es posible mediante microscopía (histología), pero no puede hacerse en individuos vivos, lo que limita su potencial para comprender cómo cambia el cerebro humano durante el desarrollo, el envejecimiento y la enfermedad.
Con este trabajo será posible analizar imágenes de RM de pacientes vivos con un nivel de detalle hasta ahora inalcanzable, lo que permite detectar subregiones anatómicas que hasta ahora resultaban invisibles en cuestión de minutos. Los creadores del atlas, que es de acceso libre, esperan que acabe ayudando a acelerar el descubrimiento científico sobre el cerebro y su aplicación a mejores diagnósticos y tratamientos de enfermedades como el Alzheimer.
Seis años para reconstruir el cerebro humano con precisión microscópica
El atlas NextBrain es el resultado de seis años de trabajo con muestras de tejido cerebral post mortem de cinco cerebros humanos. Cada cerebro fue diseccionado en más de 10.000 secciones microscópicas, teñidas, fotografiadas y reconstruidas digitalmente para crear un modelo 3D. La inteligencia artificial permitió alinear estas imágenes con escáneres MRI previos, corrigiendo distorsiones y otros artefactos provenientes de la disección, asegurando así una reconstrucción precisa.
A partir de este proceso, los investigadores identificaron y etiquetaron 333 regiones cerebrales, un trabajo que sin IA habría requerido décadas. El resultado es un atlas probabilístico representativo de la estructura cerebral adulta, aplicable tanto a cerebros vivos como a muestras post mortem.
Una herramienta abierta para la investigación biomédica
NextBrain se ha validado con miles de resonancias magnéticas procedentes de personas de diferentes edades y condiciones. El atlas ha demostrado su capacidad para identificar automáticamente regiones cerebrales, incluidas las más pequeñas, con una precisión similar a la de la anotación manual realizada por expertos.
Gracias a este nivel de detalle, la nueva herramienta permite analizar patrones de envejecimiento cerebral y cambios asociados a enfermedades como el Alzheimer con una resolución hasta ahora inalcanzable. Además, todos los datos y herramientas de NextBrain se han publicado de forma abierta a través de la plataforma de neuroimagen FreeSurfer, para facilitar su uso por parte de la comunidad científica internacional.
El estudio ha contado con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (ERC), la Sociedad de Alzheimer, la Fundación Lundbeck y los National Institutes of Health (NIH) de los Estados Unidos.