Un equipo multidisciplinario que reúne a cosmólogos, neurocientíficos e ingenieros de la Universidad de La Laguna, el Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad de Mesina (Italia) ha dado a conocer un artículo en la revista NeuroImage. Este trabajo revela cómo se han adaptado técnicas analíticas, originalmente diseñadas para estudiar la estructura del universo a gran escala, con el objetivo de investigar el envejecimiento del cerebro humano. Al establecer este vínculo entre la cosmología y la neurociencia, los investigadores demuestran que las herramientas estadísticas utilizadas en astronomía también pueden ofrecer información valiosa sobre la estructura cerebral y sus procesos de envejecimiento.
El enfoque adoptado permite identificar variaciones en la anatomía cerebral según diferentes grupos etarios, aportando datos sobre cómo evoluciona el cerebro con el tiempo. De manera similar a las estructuras cósmicas, la anatomía cerebral experimenta cambios naturales, aunque presenta comportamientos divergentes en distintas escalas.
Nuevas Perspectivas sobre el Envejecimiento Cerebral
A escalas más grandes, se observa una pérdida estructural asociada al envejecimiento, posiblemente relacionada con la expansión ventricular. Por otro lado, en escalas menores se detecta un aumento estructural que podría vincularse con una reducción del grosor cortical y del volumen de materia gris y blanca. Este estudio sugiere que factores genéticos complejos o relacionados con el estilo de vida podrían influir significativamente en el proceso de envejecimiento cerebral.
Métodos Estadísticos Innovadores
Tanto la red cósmica —la vasta malla de galaxias que se extiende por el universo— como el cerebro humano comparten una característica fundamental: son sistemas complejos cuyas estructuras no responden a distribuciones aleatorias. Para caracterizar estos patrones intrincados, los científicos emplean métodos estadísticos avanzados que superan los análisis convencionales.
Bajo la dirección de Francisco-Shu Kitaura, investigador principal del proyecto cosmic-brain.org, se ha introducido un análisis espacial de datos de resonancia magnética (MRI) que combina tanto el espectro de potencias como el bispectro. Este último es especialmente sensible a características estructurales que se desvían de las distribuciones gaussianas.
Colaboración Interdisciplinaria y Avances Significativos
“Después de años investigando miles de configuraciones del bispectro, descubrimos que combinar el espectro de potencias con solo cuatro configuraciones del bispectro es suficiente para estimar la edad del cerebro humano con un error medio absoluto de aproximadamente tres años utilizando la base de datos OASIS-3”, explica Aurelio Carnero Rosell, primer autor del estudio.
“Es fascinante ver cómo herramientas desarrolladas para estudiar el universo pueden contribuir al entendimiento del cerebro humano”, agrega Antonella Maselli, investigadora en la Universidad de Mesina. Detectar enfermedades neurodegenerativas antes de que aparezcan los síntomas es solo uno de los muchos avances potenciales que pueden surgir gracias a este tipo de colaboraciones interdisciplinarias.
Marc Huertas Company, otro autor del estudio, menciona que las redes neuronales fueron esenciales para el análisis final: “A diferencia de lo que ocurre en cosmología, aún no contamos con modelos predictivos para las estadísticas del cerebro humano”. Además, Niels Janssen, quien participó en la preparación cuidadosa de los datos MRI, señala lo entretenido que fue observar a los cosmólogos traduciendo megapársecs —equivalentes a unos 3.26 millones de años luz— a milímetros para aplicar sus herramientas a los datos neurocientíficos.
Potencial Futuro del Método Propuesto
Ernesto Pereda, coautor del estudio, destaca las amplias posibilidades del método: “Este enfoque novedoso no solo permite estimar la edad cerebral como hacen otros métodos automatizados; también facilita interpretar los resultados al trazar distintas escalas y tendencias específicas relacionadas con el envejecimiento.”
Finalmente, Francisco-Shu Kitaura reflexiona sobre la relevancia y origen del estudio: “En modelización galáctica encontramos que diferentes modelos pueden reproducir el mismo espectro. Para diferenciarlos y evitar degeneraciones es necesario recurrir a estadísticas avanzadas como el bispectro. Esta idea me llevó a proponer su aplicación en neurociencia.”
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