Investigadores usan modelos computacionales para diseñar intervenciones que reviertan el envejecimiento cerebral

Los investigadores del Proyecto Cerebro Humano (HBP), liderado desde la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona (UPF) han utilizado modelos virtuales para simular lo que ocurre cuando se aplica la neuroestimulación a cerebros humanos que envejecen, lo que podría ayudar a identificar nuevos objetivos y estrategias de neuroestimulación terapéutica que revierta el envejecimiento cerebral.

A medida que el cerebro envejece, se reorganiza , pues su neurodinámica y las conexiones entre neuronas cambian drásticamente, lo que a menudo provoca una disminución de las funciones cognitivas. Las técnicas de estimulación cerebral no invasiva, como la aplicación de corrientes eléctricas o magnéticas, han surgido recientemente como posibles tratamientos para trastornos neurológicos y degenerativos, contrastando y mitigando los efectos naturales del envejecimiento.

Sin embargo, los estudios experimentales a gran escala en cerebros humanos sanos tienen evidentes implicaciones éticas. Un grupo de investigadores, dirigidos por Gustavo Deco, jefe del Grupo de Investigación en Neurociencia Computacional del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) de la UPF, ha logrado superar estas limitaciones con la ayuda de la modelización y la simulación.

Su estudio, publicado en la revista Cerebral Cortex , utilizó datos de neuroimagen de 620 adultos sanos, recogidos durante investigaciones anteriores. La mitad de ellos tenía más de 65 años y la otra mitad menos. El equipo buscó diferencias clave entre los estados cerebrales de los dos grupos e identificó un estado cerebral similar a la llamada región del «club de los ricos» ( rich club ), una red de 12 núcleos cerebrales bien conectados entre sí.

«Descubrimos que los participantes de más edad tenían una capacidad reducida para acceder a un estado cerebral que se solapa con la organización del club rico del cerebro. Este estado es clave para la transmisión eficiente de información dentro del cerebro», explica Anira Escrichs, miembro del Grupo de Investigación en Neurociencia Computacional de la UPF y primera autora del estudio.

Simularon con éxito los estados cerebrales detectados en el grupo de mayor edad en un modelo computacional de todo el cerebro. A continuación, aplicaron estimulaciones artificiales en todas las regiones cerebrales del modelo, buscando la forma de inducir un estado cerebral similar al observado en los participantes más jóvenes.

El equipo descubrió que algunas áreas cerebrales eran óptimas para forzar la transición del régimen de edad avanzada al de mediana edad, e identificaron el precuneus, una región prominente del club de los ricos, como el mejor objetivo.

El trabajo a largo plazo del equipo del HPB, liderado desde la UPF, ha sido crucial para la creación e investigación de modelos computacionales del cerebro humano que soportan las transiciones entre estados cerebrales.

Además de aportar nueva información sobre cómo el cerebro reacciona de forma diferente a la estimulación externa en función de la edad, el estudio podría sentar las bases de nuevos enfoques terapéuticos. «Creemos que estos hallazgos podrían tener importantes implicaciones para diseñar intervenciones de neuroestimulación y revertir los efectos del envejecimiento en la funcionalidad del cerebro», concluye Anira Escrichs.