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Un científico de la USAL busca diseñar un simulador para avanzar en el estudio del cerebro

El científico de la Universidad de Salamanca (USAL) Sergio Miguel Tomé ha obtenido una de las prestigiosas becas Global Fellowship del programa Marie Sklodowska-Curie de la Unión Europea, dotada con más de 245.000 euros, para desarrollar, durante tres años y en colaboración con la Universidad Estatal de Nueva York, un simulador del espacio extracelular del hipocampo que permita avanzar en el conocimiento del cerebro.

Según la información facilitada por la USAL, el proyecto se orienta a desarrollar herramientas informáticas que ayuden a comprender el papel del espacio extracelular en procesos de la neurociencia básica, la acción de los neurofármacos o el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

Para la institución académica e investigadora salmantina, “entender el cerebro continúa siendo uno de los grandes desafíos del siglo XXI por la enorme cantidad de aspectos distintos que influyen en su función”.

En este contexto, ha surgido el proyecto ‘Hessp’, que permitirá estudiar en el hipocampo cerebral,”uno de los elementos más desconocidos del cerebro, el espacio extracelular”, ha explicado el científico Sergio Miguel Tomé, doctor en Informática y Automática y Máster en Neurociencia.

En este sentido, “si la iniciativa alcanza los objetivos planteados se abriría la posibilidad de simular el espacio extracelular del cerebro entero”, ha indicado el investigación becado a través de la documentación aportada por la USAL.

Este hecho ayudaría a entender “mucho mejor” diferentes procesos de neurociencia básica como la transmisión por volumen o procesos clínicos como la acción de los neurofármacos en el cerebro, además de permitir adentrarse un poco más en la comprensión del “rol desempeñado por el espacio extracelular en el desarrollo y evolución de las enfermedades neurodegenerativas”, ha apuntado.

ORIGEN Y OBJETIVO DEL PROYECTO

El conocimiento y formación interdisciplinar de Sergio Miguel Tomé ha sido el detonante de la propuesta de investigación con la que ha ganado la beca Global Fellowship.

Sobre el origen de la idea auspiciada por la convocatoria, el investigador ha reseñado que desde hace algunos años le llama la atención “lo poco que se sabe aún del espacio extracelular del cerebro teniendo en cuenta que se muestra como un importante elemento para su funcionamiento y para la salud de las personas”.

A la vez que considera que la creación de herramientas informáticas de simulación puede ser “una nueva vía” para entender los procesos que ocurren en el cerebro, ha destacado que estos desarrollos se mostrarían “muy útiles” al cubrir la dificultad evidente de este tipo de estudios “cuya investigación in vivo en seres humanos es, por razones obvias, muy limitada”.

Partiendo de esta premisa, Sergio Miguel Tomé ha propuesto desarrollar un prototipo para simular procesos de difusión de sustancias generadas por el propio cerebro, o de procedencia externa, para el espacio extracelular correspondiente al área del hipocampo.

Concretamente, el proyecto ‘Hessp’ persigue diseñar un simulador que “tenga una resolución que permita medir la concentración de una sustancia en la hendidura sináptica de una sinapsis al tiempo que se simula el proceso de difusión de esa sustancia a través del hipocampo”.

Este tipo de simulación supone un “gran reto informático”, pues, en palabras del científico, “si se intentara hacer una simulación física resultaría imposible porque con las capacidades de memoria actuales de los ordenadores, la tecnología no permite crear una simulación que nos diga dónde está cada molécula en cada momento del tiempo de todas las moléculas que puede contener el espacio extracelular del hipocampo”.

Por ello, el investigador ha propuesto en su proyecto la solución de “estudiar una arquitectura de simulación alternativa mezclando procesos de simulación física y simulación estocástica”.

ESPACIO EXTRACELULAR

El espacio extracelular -espacio que queda entra todas las células del cerebro- ocupa el 20 por ciento del volumen del órgano y contiene un fluido en constante renovación que es fundamental para que el sistema nervioso lleve a cabo correctamente su función, ha indicado.

De hecho, en los últimos años se está investigando el papel que tiene en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, según ha apuntado a través de la Universidad de Salamanca.

Asimismo, este espacio permite el balance iónico a través de la membrana celular de las neuronas, proceso fundamental en la transmisión eléctrica de señales y la transmisión sináptica; además de ser esencial en la vía de comunicación química entre neuronas, transmisión por volumen, y una importante vía por la que se distribuyen los neurofármacos una vez que entran al cerebro.

Al respecto, Sergio Miguel Tomé ha recordado que el efecto de un neurofármaco “depende de su concentración” y que “cuando un neurofármaco entra en el cerebro, su trayecto a través del espacio extracelular depende de la geometría y los distintos procesos que ocurren en él”.

APOYO INTERNACIONAL

Para la realización del proyecto de investigación la Universidad de Salamanca dispondrá de la colaboración de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY), que contribuye así en la iniciativa con investigadores de ambas instituciones.

El estudio contará con la supervisión y asesoramiento del catedrático de la Universidad de Salamanca Juan Manuel Corchado, junto al Grupo de Investigación Bisite, y del investigador en enfermedades neurodegenerativas Herman Moreno (SUNY).

Además, el trabajo contará con la participación de Ángel Fernando Porteros, del Instituto de Neurociencias de Castilla y León, y Sabina Hrabetova (SUNY), experta mundial en el espacio extracelular, entre otros científicos.

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