El nuevo enfoque combina exploraciones por resonancia magnética y herramientas de inteligencia artificial para medir el flujo de líquidos relacionado con enfermedades como el Alzheimer.
Cuando una persona duerme profundamente, un líquido parecido al agua circula alrededor del cerebro, eliminando los desechos metabólicos relacionados con enfermedades como el Alzheimer. Este proceso, conocido como sistema glifático, fue descrito por primera vez en 2012 por Maiken Nedergaard—un neurocientífico pionero y codirector del Universidad de Rochester‘s Centro de Neuromedicina Traslacional.
Pero quedan dudas sobre la mecánica del sistema, en particular, la rapidez con la que circula el fluido. Estudiar la circulación dentro de un cerebro vivo es difícil sin causar un daño irreparable al sujeto.
«Se puede colocar un microscopio en una pequeña porción del cerebro y observar lo que sucede allí con mucho detalle, y hemos trabajado con ese tipo de datos en el pasado, pero es sólo una pequeña visión del proceso general», dice el profesor Douglas Kelley de URochester Departamento de Ingeniería Mecánica. «Si desea obtener imágenes de cerebros completos, una resonancia magnética es un excelente enfoque porque brinda una vista tridimensional. Pero una resonancia magnética también tiene serias limitaciones, la mayor de las cuales es que no captura la velocidad del flujo de fluido, al menos no para flujos tan lentos».
Kelley y sus colegas de la URochester, la Universidad de Brown y la Universidad de Copenhague recurrieron a la inteligencia artificial en busca de ayuda. en un nuevo estudiar publicado en Avances científicosdescriben cómo utilizaron IA basada en la física para determinar las velocidades del flujo de fluidos a partir de datos de imágenes por resonancia magnética (MRI). Utilizando vídeos de tinte que se propaga por el tejido cerebral a lo largo del tiempo, las redes neuronales que construyeron los investigadores pudieron deducir qué tan rápido fluye el líquido y qué tan permeable es el tejido cerebral.
Los resultados mostraron que hay dos formas principales en que el sistema glifático elimina partículas del cerebro, como las proteínas beta amiloides relacionadas con la enfermedad de Alzheimer, y una de estas formas es mucho más rápida que la otra. El flujo rápido del fluido similar al agua del sistema glifático se mueve a unas pocas micras por segundo alrededor de las regiones abiertas del cerebro, como la superficie entre el cráneo y el cerebro, mientras que el flujo más lento del fluido similar al agua gotea a través del tejido profundo del cerebro a una velocidad aproximadamente 50 veces más lenta.
Hasta ahora, los investigadores han estado trabajando para obtener mediciones de referencia del flujo de fluido en el cerebro de animales como ratones para informar a las herramientas de IA. En el futuro, esperan poder comparar el flujo de líquido en cerebros sanos y enfermos, así como en cerebros jóvenes y viejos, con la aspiración de estudiar eventualmente la circulación en humanos.
«Estamos trabajando arduamente para poder medir el flujo de fluidos similares al agua dentro y alrededor del cerebro humano porque entonces las aplicaciones clínicas se vuelven mucho más importantes y emocionantes», dice Kelley. «Esperamos algún día poder ver si un paciente con Alzheimer tiene mala circulación en su cerebro o incluso detectar una mala circulación en una etapa más temprana de su vida para tratar de evitar la enfermedad de Alzheimer. O podríamos comprobar si alguien ha sufrido una conmoción cerebral para ver si la circulación de líquido en su cerebro está alterada. Este estudio nos acerca un paso más».
Fuente: Universidad de Rochester
