Blue Brain: un plan contra el alzhéimer

Desde que a finales del siglo XIX Santiago Ramón y Cajal desarrollara la Doctrina de la neurona, en la que defendía que las neuronas son la formación básica del sistema nervioso, científicos e investigadores aún continúan intentando comprender y desentrañar el funcionamiento del cerebro humano.

El trabajo de Ramón y Cajal fue imprescindible para sentar las bases de la neurobiología moderna. Se descubrió que el tejido nervioso estaba formado por células individuales y que, por lo tanto, no era un tejido continuo. Esta aportación le valió un Nobel en Medicina en 1906, el primero en ciencias para España.

Ahora, el neurocientífico Henry Markram, profesor en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza, se ha propuesto recrear digitalmente el cerebro o, al menos, una pequeña parte del tejido nervioso para entender la interacción de las neuronas simulando las conexiones sinápticas (corrientes eléctricas que transmiten los impulsos nerviosos entre las neuronas). Este proyecto con participación española, denominado Blue Brain, arrancó en 2005 y supone el primer intento de ingeniería inversa para conocer el funcionamiento del cerebro. La ingeniería inversa trata de obtener información a partir del producto, en este caso el cerebro, para determinar su composición y la manera en que sus elementos se comportan entre sí.

El cerebro humano tiene aproximadamente cien mil millones de neuronas y se estima que cada una tiene más de 7.000 conexiones sinápticas. La inmensidad de conexiones en el cerebro hace que sea tarea casi imposible recrearlo fielmente. La vía que ha escogido Blue Brain consiste en abordar una pequeña área del cerebro y desarrollar un algoritmo capaz de predecir los patrones de activación de las células nerviosas.

La hipótesis de la que parte este proyecto es que la corteza cerebral se organiza a partir de la repetición ordenada de la columna cortical o hipercolumna, una estructura básica del cerebro en la que hay cientos de neuronas. En 2006, Blue Brain había logrado diseccionar una columna cortical y simular la actividad eléctrica de las neuronas cuando hay un estímulo, intentando comprender así sus patrones de actividad. De este modo, podrían estudiar y predecir el comportamiento del tejido nervioso y las disfunciones del mismo para entender el origen de enfermedades como el alzhéimer.

El éxito de la reconstrucción digital del cerebro permitiría experimentar con diferentes estímulos para estudiar los procesos cognitivos, como la formación de recuerdos o las lesiones en la corteza cerebral.

En el siguiente vídeo puedes ver la recreación 3D que hizo Blue Brain de una columna cortical y las conexiones sinápticas entre las neuronas.

Una de las ambiciones de Blue Brain es comprender mejor los trastornos mentales y poner cerco a las enfermedades neurodegenerativas como el alzheimer, que afecta a 40 millones de personas en el mundo. La OMS estima que en 2050 lo padecerán 125 millones de personas, el triple que en la actualidad. Los medicamentos existentes alivian algunos de los síntomas, pero la escasez de ensayos clínicos y altas tasas de fracaso de los mismos hacen que todavía no se haya encontrado el origen de esta dolencia degenerativa. Una de las líneas de investigación centradas en la enfermedad de Alzheimer es la que sigue Cajal Blue Brain, el proyecto con el que España participa en Blue Brain, siendo el único país junto a Suiza, promotor de esta investigación.

Un proyecto internacional con participación española

En 2009 nace Cajal Blue Brain, el proyecto con sello español que lideran el CSIC y la Universidad Politécnica de Madrid y que cuenta con la financiación de Banco Santander. La investigación está coordinada por el Instituto Ramón y Cajal, dependiente del CSIC y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), y aglutina también la participación de la Universidad de Castilla-La Mancha y la Universidad Rey Juan Carlos.

Más de 30 investigadores participan en Cajal Blue Brain, encabezados por Javier de Felipe, profesor de investigación en Instituto Cajal (CSIC) y José María Peña, director de CeSViMa (Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid) y profesor de la UPM. La Universidad Politécnica se encarga del desarrollo la tecnología necesaria para visualizar la información recogida por los investigadores del CSIC y para ello cuentan con el supercomputador Magerit, cedido por el CeSViMa, el más potente de España.

Una de las líneas de investigación de Cajal Blue Brain se encamina hacia la disfunción de la columna cortical, que podría ser el origen de diversas patologías, como el alzhéimer, el autismo o la esquizofrenia. Lo que se ha propuesto el proyecto Alzheimer 3π es crear una gran obra de referencia digital del cerebro que recoja información de todas las disciplinas para analizar la enfermedad desde todas las perspectivas posibles. El primer objetivo, y tal vez el más complejo, es la creación de 'mapas' del cerebro de pacientes con alzhéimer. Posteriormente se añadirá toda la información posible sobre los aspectos genéticos, clínicos y patológicos. Para ello, Alzheimer 3π cuenta con la colaboración, entre otros, del Centro Alzheimer de la Fundación Reina Sofía o la Asociación Nacional de Alzheimer.

Los estudios que hasta ahora abordaban la enfermedad de Alzheimer lo hacían explorando estos aspectos de forma independiente, sin tener en cuenta las posibles alteraciones en las columnas corticales del cerebro, que es lo que Cajal Blue Brain pretende identificar. Salvando los retos tecnológicos aún por resolver, las investigaciones de este proyecto podrían, finalmente, esclarecer las causas del alzheimer.

Descubre con nosotros más historias que impulsan el futuro.