Nuestros cerebros incluso tienen una huella digital

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«Pienso en ello todos los días y sueño con ello por la noche. Ha sido toda mi vida desde hace cinco años», dice Enrico Amico, científico y miembro de ambición de SNSF en el Laboratorio de procesamiento de imágenes médicas de la EPFL y el Centro de neuroprótesis de la EPFL. Habla de su investigación sobre el cerebro humano en general y sobre las huellas del cerebro en particular. Aprendió que cada uno de nosotros tiene una «huella digital» del cerebro y que esta huella digital cambia constantemente con el tiempo. Sus hallazgos acaban de ser publicados en Avances científicos.

«Mi investigación examina las redes y conexiones dentro del cerebro y, en particular, las conexiones entre diferentes áreas, con el fin de obtener más información sobre cómo funcionan las cosas», dice Amico. «Hacemos esto en gran parte utilizando escáneres de resonancia magnética, que miden la actividad cerebral durante un período de tiempo determinado». Su equipo de investigación procesa los escaneos para generar gráficos, representados como matrices de colores, que resumen la actividad cerebral de un sujeto. Este tipo de técnica de modelado se conoce en los círculos científicos como neurociencia en red o conectómica cerebral. «Toda la información que necesitamos está en estos gráficos, que se conocen comúnmente como» conectomas cerebrales funcionales «. El conectoma es un mapa de la red neuronal. Nos dicen qué estaban haciendo los sujetos durante su resonancia magnética, si estaban en reposo o en reposo. realizar otras actividades, por ejemplo. Nuestros conectomas cambian de acuerdo con la actividad que se realiza y las partes del cerebro que se utilizan ”, dice Amico.

Dos escaneos son suficientes

Hace unos años, los neurocientíficos de la Universidad de Yale que estudiaban estos conectomas descubrieron que cada uno de nosotros tiene una huella cerebral única. Al comparar los gráficos generados por las exploraciones de resonancia magnética de los mismos sujetos tomadas con unos días de diferencia, pudieron hacer coincidir correctamente las dos exploraciones de un sujeto determinado casi el 95% del tiempo. En otras palabras, podrían identificar con precisión a un individuo basándose en la huella dactilar del cerebro. «Es realmente impresionante porque la identificación se realizó utilizando solo conectomas funcionales, que son esencialmente conjuntos de puntuaciones de correlación», dice Amico.

Decidió dar un paso más con este descubrimiento. En estudios anteriores, las huellas dactilares del cerebro se identificaron mediante escáneres de resonancia magnética que duraron varios minutos. Pero se preguntó si estas huellas podrían identificarse después de unos segundos, o si hubo un momento específico en el tiempo en el que aparecieron, y si es así, ¿cuánto duraría ese momento? «Hasta ahora, los neurocientíficos han identificado huellas dactilares cerebrales mediante dos resonancias magnéticas tomadas durante un período suficientemente largo. Pero, ¿las huellas dactilares aparecen realmente después de solo cinco segundos, por ejemplo, o tardan más? Aparecieron imágenes digitales de diferentes áreas del cerebro en ¿Diferentes puntos en el tiempo? Nadie sabía la respuesta. Por lo tanto, probamos diferentes escalas de tiempo para ver qué sucedería «, dice Amico.

Una huella cerebral en solo 1 minuto y 40 segundos

Su equipo de investigación descubrió que siete segundos no eran suficientes para recopilar datos útiles, pero aproximadamente 1 minuto y 40 segundos sí lo eran. «Nos dimos cuenta de que la información necesaria para procesar una huella dactilar cerebral se podía obtener en períodos de tiempo muy cortos», dice Amico. «No se necesita una resonancia magnética que mida la actividad cerebral durante cinco minutos, por ejemplo. Las escalas de tiempo más cortas también podrían funcionar». Su estudio también mostró que las huellas dactilares cerebrales más rápidas comienzan a aparecer en áreas sensoriales del cerebro, y específicamente en áreas relacionadas con el movimiento ocular, la percepción visual y la atención visual. Con el tiempo, incluso las regiones de la corteza frontal, las asociadas con funciones cognitivas más complejas, comienzan a revelar información única para cada uno de nosotros.

El siguiente paso será comparar las huellas dactilares del cerebro de pacientes sanos con las de los que padecen la enfermedad de Alzheimer. «Según mis hallazgos iniciales, parece que las características que hacen que una huella dactilar cerebral sea única están desapareciendo constantemente a medida que avanza la enfermedad», dice Amico. «Se vuelve más difícil identificar a las personas en función de sus conexiones. Es como si una persona con Alzheimer perdiera su identidad cerebral».

En esta línea, las aplicaciones potenciales podrían incluir la detección temprana de afecciones neurológicas en las que desaparecen las huellas dactilares del cerebro. La técnica Amico se puede utilizar en pacientes que padecen autismo, accidente cerebrovascular o incluso en personas con adicciones a las drogas. «Este es solo otro pequeño paso hacia la comprensión de lo que hace que nuestro cerebro sea único: las oportunidades que podría crear esta información son ilimitadas».

Una historia de éxito del programa FNS Ambition

La investigación de Enrico Amico fue posible gracias a una beca Ambition de la FNS. «Este programa único fue capaz de atraer a un joven investigador prometedor a Suiza cuando era un becario postdoctoral en la Universidad de Purdue», dice el prof. Van De Ville, jefe del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes Médicas. «La ambición le ha permitido llevar a cabo sus ideas de investigación de forma independiente, pero también elegir colaboraciones exitosas con el laboratorio anfitrión. Es gratificante ver estos objetivos logrados».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Original escrito por Valérie Geneux. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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