La neurociencia se adentra en el siglo XXI con un nuevo aliado: la neurociencia virtual. Esta disciplina emergente combina tecnologías avanzadas de imagen, modelado computacional y análisis de datos para comprender el cerebro de una manera nunca antes posible. En esta nota, exploraremos la creciente influencia de la neurociencia virtual y su prometedora contribución a la comprensión de nuestro órgano más complejo.

El surgimiento de la neurociencia virtual

Esto, sin dudas, representa un hito significativo en la exploración del cerebro humano y sus complejidades. Y es que, la disciplina multidisciplinaria ha evolucionado a partir de avances en tecnologías de imagen, modelado computacional y análisis de datos.

Neurociencia Virtual, mapeo cerebral

Esta evolución hacia la neurociencia virtual ha llevado consigo una revolución en la forma en que comprendemos el cerebro. Además, la generación de mapas cerebrales digitales y la aplicación de diferentes tecnologías, se ha convertido en una herramienta esencial para abordar la creciente prevalencia de enfermedades neurológicas.

Finalmente, ha contado con la capacidad de visualizar el cerebro con una resolución de células individuales, llegando a crear hasta mapas digitales tridimensionales. Lo que ha supuesto que abriera nuevas puertas para el estudio de trastornos neurológicos y metabólicos (Perens y Hecksher-Sørensen, 2022).

Aplicaciones de la neurociencia virtual

Desde la investigación básica hasta la medicina clínica, esta disciplina está transformando la forma en que abordamos los trastornos neurológicos y psiquiátricos. Algunos de sus usos destacados incluyen:

  • Enfermedades neurodegenerativas: La neurociencia virtual ayuda a comprender las bases neuronales de enfermedades como el alzhéimer, párkinson y la esclerosis múltiple, lo que puede conducir a terapias más efectivas.
  • Optimización de tratamientos: Los modelos digitales permiten probar y optimizar terapias neurológicas antes de aplicarlas a pacientes reales, reduciendo los riesgos y acelerando la innovación médica.
  • Neurorrehabilitación: Por otro lado, también se utiliza para desarrollar terapias de rehabilitación personalizadas para pacientes que han sufrido lesiones cerebrales.

Mapeo cerebral: Indagando en el cerebro

Como mencionamos anteriormente, el mapeo cerebral permite identificar las áreas funcionales del cerebro humano. Esta técnica esencial en la neurocirugía contemporáne tiene como objetivo trazar un mapa detallado de las regiones cerebrales que controlan funciones específicas, como el movimiento, lenguaje, percepción y cognición. Lo anterior, lo realiza a través de distintas formas. Pueden ser métodos invasivos, como la estimulación eléctrica directa, o tambíen técnicas no invasivas como la resonancia magnética funcional y la magnetoencefalografía.

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Dicha herramienta ha evolucionado significativamente a lo largo del tiempo, y las técnicas no invasivas están desempeñando un papel cada vez más importante debido a su comodidad y seguridad para los pacientes. Además, el conocimiento generado a través del mapeo cerebral no solo beneficia a la neurocirugía, sino que también ha contribuido al entendimiento de enfermedades neurológicas y trastornos cognitivos (Perens y Hecksher-Sørensen, 2022).

Cartografía cerebral funcional

La cartografía cerebral funcional (Functional Brain Mapping, FBM, en inglés) es una parte integral de la neurocirugía contemporánea y es crucial en la resección segura y óptima de lesiones cerebrales como los gliomas. Por lo general, se cartografían las regiones elocuentes de la corteza cerebral, como las áreas motoras, somatosensoriales, de Wernicke y de Broca, ya sea de manera preoperatoria o intraoperatoria. Además de las operaciones neuroquirúrgicas, dicha técnica también se ha aplicado en estudios de accidentes cerebrovasculares (ACV), enfermedad de Alzheimer y cognición (Markello et al., 2022).

La magnetoencefalografía

La magnetoencefalografía (magnetoencephalography, MEG, en inglés), por su parte, es una técnica neurofisiológica que mide los campos magnéticos asociados a la actividad neuronal en el cerebro. A pesar de su potencial transformador en campos como la cirugía de epilepsia y el mapeo cerebral funcional, la MEG sigue siendo subutilizada en la práctica clínica y poco comprendida en la comunidad médica en comparación con su contraparte, la electroencefalografía (electroencephalography, EEG, en inglés).

Ahora, es esencial comprender que la MEG no es una técnica de imagen como la resonancia magnética. En cambio un procedimiento neurofisiológico que detecta campos magnéticos generados por corrientes neuronales (Hegazy y Gavvala, 2022).

Ventajas y desafíos de la neurociencia virtual

Una de las ventajas más notables de la neurociencia virtual es su capacidad para representar el mapeo cerebral en tres dimensiones. Además, esto permite a los investigadores explorar las estructuras cerebrales y las conexiones neuronales con un nivel de detalle sin precedentes. Pues los modelos digitales facilitan el desglose del cerebro en regiones específicas y visualizar cómo interactúan entre sí.

Sin embargo, pese a sus notables avances, la neurociencia virtual enfrenta desafíos. Y la obtención de datos de alta calidad, la creación de modelos precisos e interpretación de resultados siguen siendo áreas de investigación activa. Además, la ética y la privacidad son preocupaciones importantes cuando se trata de la recopilación y el uso de datos cerebrales.

Realidad virtual y neurociencia digital

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Lo que alguna vez fue una tecnología rudimentaria, capaz de mostrar imágenes pixeladas, ha evolucionado hasta convertirse en una herramienta de vanguardia que genera entornos tridimensionales altamente interactivos. En este contexto, la realidad virtual (RV) se ha consolidado como un componente esencial para la investigación y la educación en neurociencia.

Pues ofrece la capacidad de sumergir a los investigadores y estudiantes en representaciones precisas del cerebro y el sistema nervioso, permitiendo un estudio detallado de la neuroanatomía y dinámica cerebral. Además, la RV se ha convertido en una herramienta valiosa para simular procesos neurobiológicos complejos y comprender mejor cómo funcionan los circuitos neuronales en condiciones normales y patológicas (Scott et al., 2022).

La inteligencia artificial no se queda atrás

Mientras que la inteligencia artificial (IA) busca dotar a las máquinas de habilidades de resolución de problemas y toma de decisiones similares a las del cerebro humano, la neurociencia se adentra en la estructura y funciones cognitivas del cerebro humano. Ahora, la capacidad de la IA para analizar patrones de datos complejos resulta fundamental en el procesamiento de datos neurocientíficos igualmente intrincados.

Con base a lo anterior, las simulaciones a gran escala basadas en la IA también ayudan a los neurocientíficos a poner a prueba sus hipótesis. De hecho, las interfaces de IA pueden extraer señales cerebrales para diversas aplicaciones, desde ayudar a personas con parálisis hasta el análisis de datos de neuroimagen (Surianarayanan et al., 2023).

Conclusión

La neurociencia virtual redefine la exploración del cerebro con tecnología avanzada y prometedoras contribuciones en terapias y trastornos. Este campo multidisciplinario no solo ha revolucionado la forma en que investigamos el cerebro, sino que también ha generado aplicaciones transformadoras en la medicina y la neurorehabilitación. A medida que continuamos explorando las maravillas del cerebro humano en el mundo virtual, es posible que descubramos soluciones innovadoras para algunos de los problemas neurológicos más desafiantes de nuestra era.

Referencias bibliográficas

  • Hegazy, M. y Gavvala, J. (2022). Magnetoencephalography in clinical practice. Arquivos de neuro-psiquiatria, 80(5), 523-529. https://doi.org/10.1590/0004-282X-ANP-2021-0083
  • Markello, R. D., Hansen, J. Y., Liu, Z. Q., Bazinet, V., Shafiei, G., Suárez, L. E., Blostein, N., Seidlitz, J., Baillet, S., Satterthwaite, T. D., Chakravarty, M. M., Raznahan, A. y Misic, B. (2022). neuromaps: structural and functional interpretation of brain maps. Nature methods, 19(11), 1472-1479. https://doi.org/10.1038/s41592-022-01625-w
  • Perens, J. y Hecksher-Sørensen, J. (2022). Digital Brain Maps and Virtual Neuroscience: An Emerging Role for Light-Sheet Fluorescence Microscopy in Drug Development. Frontiers in neuroscience, 16, 866884. https://doi.org/10.3389/fnins.2022.866884
  • Sagar, S., Rick, J., Chandra, A., Yagnik, G. y Aghi, M. K. (2019). Functional brain mapping: overview of techniques and their application to neurosurgery. Neurosurgical review, 42(3), 639-647. https://doi.org/10.1007/s10143-018-1007-4
  • Scott, H., Griffin, C., Coggins, W., Elberson, B., Abdeldayem, M., Virmani, T., Larson-Prior, L. J. y Petersen, E. (2022). Virtual Reality in the Neurosciences: Current Practice and Future Directions. Frontiers in surgery, 8, 807195. https://doi.org/10.3389/fsurg.2021.807195
  • Surianarayanan, C., Lawrence, J. J., Chelliah, P. R., Prakash, E. y Hewage, C. (2023). Convergence of Artificial Intelligence and Neuroscience towards the Diagnosis of Neurological Disorders-A Scoping Review. Sensors (Basel, Switzerland), 23(6), 3062. https://doi.org/10.3390/s23063062