Un consorci científic internacional, liderat des de l'Hospital del Mar de Barcelona, ha aconseguit un avenç seminal en neurociència en desenvolupar un algoritme d'intel·ligència artificial capaç de desxifrar el llenguatge elèctric de les neurones que construeixen el mapa mental del nostre entorn. Aquest GPS cerebral, ubicat en l'hipocamp, és la brúixola interna que ens permet orientar-nos, recordar llocs i aprendre rutes.
La investigació, publicada a la prestigiosa revista Science, no només revela la sofisticada cooperació entre diferents tipus de neurones per crear aquest sistema de navegació, sinó que posa a disposició de la comunitat científica una eina de codi font obert que promet revolucionar l'estudi de malalties neurològiques com l'Alzheimer, l'epilèpsia, la depressió major i la síndrome de Down.
L'estudi és fruit d'una col·laboració multidisciplinària que inclou la Universitat de Nova York (NYU), l'Institut de Neurociències d'Alacant (INA) i la Universitat Cardenal Ferrera-CEU. L'equip va analitzar l'activitat elèctrica de més de 7.000 neurones de l'hipocamp i l'escorça cerebral de ratolins mentre aquests realitzaven una tasca de navegació espacial.
La gran innovació de l'eina d'IA resideix en la seva capacitat per classificar automàticament les neurones en diferents famílies o classes, basant-se únicament en els seus patrons d'activitat elèctrica en resposta a estímuls de llum. Aquesta anàlisi computacional massiva va revelar que cada família d'interneurones exerceix un paper especialitzat i complementari en la construcció del mapa cognitiu.
"No es tracta d'una massa homogènia de cèl·lules. El nostre treball mostra una coreografia perfecta i definida: unes famílies neuronals són responsables de regular la precisió del mapa, assegurant que els detalls siguin nítids. D'altres s'encarreguen de la seva estabilitat, perquè el mapa no desaparegui, i un tercer grup permet la seva flexibilitat, adaptant-lo constantment als canvis i novetats de l'entorn," explica el doctor Manuel Valero, coordinador del projecte i responsable del Laboratori de Computació Neural de l'IMIM.
Per aconseguir aquest nivell de detall, els investigadors van fer servir una tècnica d'avantguarda: l'ontogenètica. Van utilitzar models de ratolí modificats genèticament perquè determinades famílies de neurones expressessin una proteïna sensible a la llum. Això els va permetre, literalment, 'encendre' i 'apagar' grups específics de cèl·lules amb polsos de llum i registrar minuciosament la seva activitat tant en moviment com en repòs.
La ingent quantitat de dades generades —un trencaclosques impossible d'analitzar manualment— va ser la matèria primera per entrenar al nou algoritme d'IA. La màquina va aprendre a identificar la 'firma' elèctrica única de cada tipus d'interneurona, creant un classificador ràpid i precís que ara està disponible perquè qualsevol laboratori del món pugui aplicar-lo a l'estudi d'altres regions cerebrals.
Aquesta troballa transcendeix la neurociència bàsica. El doctor Valero emfatitza que "aquesta línia de treball està redefinint la nostra comprensió del cervell: no com una tabula rasa que simplement registra el que arriba a través dels sentits, sinó com un sistema actiu que genera accions a partir de circuits modelats per l'evolució i refinats per l'aprenentatge".
El següent pas de l'equip és clar i ambiciós: utilitzar aquesta potent eina per cartografiar com es distorsiona i altera el funcionament d'aquests circuits neuronals en diverses patologies. L'objectiu final és identificar errors específics al cablatge cerebral que subjauen a malalties com l'Alzheimer, on la desorientació espacial és un símptoma precoç i devastador. Aquest coneixement podria aplanar el camí cap a intervencions terapèutiques dirigides i molt més efectives, marcant un abans i un després en el tractament dels trastorns neurològics.