11.01.2019 - 17:42
Un equip d’investigació interdisciplinari dirigit per científics de la Universitat Nacional de Singapur (NUS, en anglès) i amb participació d’un expert de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona ha emprat amb èxit l’aprenentatge automàtic per descobrir nous coneixements sobre l’arquitectura cel·lular del cervell humà.
El treball, publicat a ‘Science Advances’, significa un salt quàntic perquè incorpora heterogeneïtat també en la dinàmica local de cada node del cervell, que són diferents a nivell cel·lular però no es recollia així en els anteriors models biofísics, ha explicat l’investigador ICREA i director del Centre de Cognició i Cervell de la UPF, Gustavo Deco, coautor de l’estudi, en un comunicat de la universitat.
L’equip va demostrar un enfocament que calcula automàticament els paràmetres del cervell utilitzant les dades recopilades de la ressonància magnètica funcional (fRMI), la qual cosa permet als neurocientífics inferir les propietats cel·lulars de diferents regions del cervell sense necessitat d’emprar abordatges quirúrgics.
Aquest enfocament podria utilitzar-se potencialment en l’avaluació del tractament de trastorns neurològics i en el desenvolupament de noves teràpies, alhora que optimitza i aconsegueix obtenir un model biofísic i fisiològic molt més fidedigne i realista.
Actualment, la majoria dels estudis sobre el cervell humà es limiten a enfocaments no invasius, com la ressonància magnètica (MRI), sense que es pugui observar a nivell cel·lular, i els models biofísics permeten avançar en la comprensió cel·lular del cervell humà, encara que sovint representen de forma homogènia les diferents parts, i se sap que són diferents.
Fins ara, en general, els models de tot el cervell estaven limitats pel fet que la dinàmica local de cada node o regió cerebral era idèntica, és a dir homogènia, així com la seva composició cel·lular.
El líder de l’equip a la NUS, l’investigador Thomas Yeo, ha destacat: ‘Per saber què passa realment en els nivells més interns del cervell humà, és crucial per a nosaltres desenvolupar mètodes que puguin incidir en les profunditats del cervell de manera no invasiva’, perquè moltes malalties passen a nivell cel·lular, i molts productes farmacèutics operen a nivell de microescala.
Com processa la informació
Els respectius equips d’investigació que han fet l’estudi han analitzat imatges de 452 participants en el Projecte Conectoma Humà, i han partit del treball de modelatge computacional dut a terme anteriorment, per donar propietats cel·lulars diferents a cada regió del cervell i per permetre algoritmes d’aprenentatge automàtic explotats per estimar automàticament els paràmetres del model.
‘El nostre enfocament aconsegueix un millor ajust amb les dades reals. A més, descobrim que els paràmetres del model de microescala estimats per l’algoritme d’aprenentatge automàtic reflecteixen com el cervell processa la informació’, han manifestat els autors de l’estudi.
