En nueva investigación publicada en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS , un equipo de científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea Hadassah, en la Facultad de Medicina, desentrañó un antiguo misterio de una propiedad fundamental del cerebro.
Se sabe desde hace mucho tiempo que el cerebro utiliza una organización topográfica, lo que significa que las partes del cerebro que realizan tipos similares de cálculos están situadas cerca unas de otras también conocidas como mapas cerebrales o computación espacial. Sin embargo, en el caso de la patología, estas topografías pueden sufrir una reorganización. Los investigadores ahora muestran que es la continuidad de estos mapas cerebrales lo que se altera. Además, esta continuidad se puede cuantificar, lo que permite utilizarlos como biomarcador para la detección de enfermedades neuropsiquiátricas.
Para comprender esta relación, los investigadores del Laboratorio de Neuropsiquiatría Computacional de la Universidad Hebrea y el Centro de Ciencias del Cerebro Edmond y Lily Safra ELSC, así como un neurocirujano del Centro Médico Hadassah, investigaron el papel de la continuidad organizacional topográfica.
Usando resonancia magnética funcional, estudiaron dos tipos de poblaciones de pacientes únicas: pacientes con lesión en un lado de la médula espinal, lo que permitió la comparación de los lados del cuerpo alterados y no alterados, y pacientes sometidos a reparación quirúrgica.
Este enfoque permitió la comparación directa en pacientes humanos con respecto a ellos mismos o antes y después de la intervención quirúrgica. En lugar de inducir lesiones en animales, el equipo pudo reparar a los pacientes humanos y revisarlos antes y después. Es importante destacar que, a diferencia de los animales, los pacientespodría informar sobre su experiencia subjetiva, que es crucial para comprender las funciones cognitivas elevadas y la neuropsiquiatría.
Los investigadores desarrollaron un algoritmo que cuantifica la continuidad de los mapas cerebrales de los pacientes. Sus resultados mostraron que en cada paciente individual, el procesamiento patológico se reflejaba en una discontinuidad de los mapas topográficos en lugar de una reducción de la señal.
"Estos hallazgos sugieren que la continuidad es un principio primario en la computación cerebral, pero en estados patológicos, el cerebro puede renunciar a este principio para recuperar la mayor cantidad de información posible", dijo el neurocientífico Dr. Shahar Arzy, director de ComputationalLaboratorio de Neuropsiquiatría, quien dirigió el equipo. "Además, esto puede servir como un biomarcador de patologías neurológicas que ahora estamos investigando".
Los investigadores ahora están afinando sus hallazgos en pacientes neuroquirúrgicos para permitir un mejor diagnóstico y seguimiento personalizados del paciente. Además, están extendiendo sus hallazgos a otros tipos de procesamiento cerebral, como la visión, la audición, el procesamiento numéricoy memoria.
La investigación galardonada puede permitir la detección temprana de la enfermedad de Alzheimer
A principios de este año, el equipo de la Universidad Hebrea publicó una investigación en PNAS que les valió el premio al mejor artículo científico otorgado por la Asociación Neurológica de Israel en 2015. 'Sistema cerebral para la orientación mental en el espacio, el tiempo y la persona'; PNAS , publicado antes de su impresión el 17 de agosto de 2015
En ese trabajo, el Laboratorio de Neuropsiquiatría Computacional, junto con investigadores del Instituto Suizo de Tecnología EPFL, en el marco de la colaboración HUJI-EPFL, desentrañaron otro misterio: la función cerebral que relaciona el yo que se comporta con el entorno, lo queellos llaman "orientación mental".
A través de una resonancia magnética funcional de alta resolución, el equipo mostró que la orientación mental en el espacio, el tiempo y la persona produce un patrón de actividad posterior-anterior secuencial y parcialmente superpuesto en el cerebro.
Con base en estos hallazgos, los investigadores demostraron que la orientación mental es manejada por un sistema cerebral específico con una organización interna altamente ordenada.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que es este sistema de orientación mental el que se altera en la enfermedad de Alzheimer.
"El examen de neuroimagen conductual y funcional de este sistema, por lo tanto, puede permitir la detección temprana de la enfermedad de Alzheimer", dijo el Dr. Arzy, "mucho antes de que los signos clínicos sean evidentes, lo cual es crucial para la presentación del tratamiento preventivo". Los investigadores del laboratorio de neuropsiquiatríaya han probado su hipótesis en pacientes. Sus resultados iniciales ya les han valido el primer premio de la Asociación Internacional de Neuropsiquiatría para 2015. El investigador también diseñó una aplicación basada en Android para la prueba desarrollada. Resultados completos, así como la aplicación gratuita para el diagnósticoy el seguimiento de la enfermedad de Alzheimer estará disponible en los próximos meses.
La investigación destaca el papel único del laboratorio de neuropsiquiatría computacional como centro clínico y de investigación
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Neuropsiquiatría Computacional, ubicado en el Departamento de Neurociencia Clínica de la Facultad de Medicina Hadassah de la Universidad Hebrea en la Facultad de Medicina, y en el Departamento de Neurología del Centro Médico Hadassah en Jerusalén. Este laboratorio único combinapráctica clínica e investigación en neurología, psiquiatría, ciencias de la computación, física y psicología, y aplica métodos computacionales de última generación en datos clínicos valiosos, lo que permite a los investigadores realizar análisis y modelos sofisticados y mejorar la comprensión científica del yo humano en saludy en la enfermedad.
Trabajando con pacientes neurológicos y psiquiátricos en el departamento de neurología, clínica de neuropsiquiatría, unidad neurofisiológica invasiva y en la sala de operaciones, el laboratorio utiliza métodos computacionales de última generación aplicados directamente a los datos clínicos, especialmente diseñados para mejorar el manejo clínico y la comprensión científicade trastornos neuropsiquiátricos. El equipo multidisciplinario de médicos, físicos, informáticos y psicólogos utiliza herramientas que incluyen fMRI, EEG multicanal, EEG intracraneal, realidad virtual y estimulación cortical directa para investigar y ayudar a los pacientes en tiempo real.
"Nuestros principales intereses incluyen afecciones que incluyen epilepsia, enfermedades neurodegenerativas, trastornos conversacionales y disociativos, amnesias, estados de desorientación y diferentes alteraciones cognitivas y percepciones erróneas", dijo el Dr. Shahar Arzy, director del Laboratorio de Neuropsiquiatría Computacional. "Combinando la participación clínica directa.y métodos computacionales de vanguardia, podemos replantear la neuropsiquiatría y, al mismo tiempo, desarrollar herramientas clínicas efectivas y personalizadas para el paciente, que se ajustan a la nueva era digital de la revolución computacional y la medicina de precisión ".
"Tenemos los mejores estudiantes disponibles tanto en ciencias naturales como en el programa de doctorado en medicina de la Universidad Hebrea", dijo el Dr. Arzy. "Con altas habilidades computacionales, conocimientos médicos y una motivación extrema, dedican su talento a comprender los misteriosdel cerebro humano y al mismo tiempo resolviendo las necesidades más cruciales en la práctica clínica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Hebrea de Jerusalén . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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