Las
enfermedades neurodegenerativas son una de las mayores causas de muerte y también
de problemas sanitarios a nivel global. Pero aún nos queda mucho por comprender
sobre su desencadenamiento. Ahora, un estudio
publicado en Nature, ha analizado casi 50.000 escáneres cerebrales y ha
revelado cinco patrones distintos de atrofia
cerebral asociados con el envejecimiento y las enfermedades
neurodegenerativas. El análisis también ha vinculado los patrones a factores de
estilo de vida como el tabaquismo y el consumo de alcohol, así como a
marcadores genéticos y sanguíneos asociados con el estado de salud y el riesgo
de enfermedad.
El
estudio podría hacer avanzar enormemente la comprensión de los investigadores
sobre el envejecimiento. Antes de este estudio, sabíamos que la anatomía
cerebral cambia con el envejecimiento y la enfermedad. Pero nuestra capacidad
para comprender esta compleja interacción era mucho más modesta. Al
igual que el envejecimiento puede inducir arrugas en la piel, también produce cambios en la
anatomía cerebral que son visibles en las exploraciones de imágenes por
resonancia magnética (IRM), con algunas áreas que se marchitan o sufren
alteraciones estructurales con el tiempo. Pero estas transformaciones son
sutiles. “El ojo humano no es capaz de percibir patrones de cambios
sistemáticos en el cerebro asociados con este declive”, señala Christos
Davatzikos, especialista en imágenes biomédicas de la Universidad de
Pensilvania en Filadelfia y líder del estudio.
Investigaciones
previas habían demostrado que los métodos de aprendizaje automático pueden
extraer las huellas dactilares sutiles del envejecimiento de los datos de
resonancia magnética. Pero estos estudios a menudo tenían un alcance limitado y
la mayoría incluía datos de un número relativamente pequeño de personas.
Para
identificar patrones más amplios, el equipo de Davatzikos se embarcó en un
estudio que tardó aproximadamente ocho años en completarse y publicarse. Para
ello utilizaron un método de aprendizaje profundo llamado Surreal-GAN que fue
desarrollado por Zhijian Yang, coautor del estudio. El algoritmo se entrenó con
resonancias magnéticas cerebrales de 1.150 personas sanas de entre 20 y 49 años
y 8.992 adultos mayores, incluidos muchos que experimentaban un deterioro
cognitivo. Esto le enseñó a reconocer características recurrentes del cerebro
envejecido, lo que le permitió crear un modelo interno de estructuras
anatómicas que tienden a cambiar al mismo tiempo frente a las que tienden a
cambiar de forma independiente.
El
equipo de Davatzikos usó el modelo en imágenes por resonancia magnética de casi
50.000 personas que participaban en varios estudios sobre el envejecimiento y
la salud neurológica. Este análisis arrojó cinco patrones de atrofia cerebral.
Los científicos vincularon varios tipos de degeneración cerebral relacionada
con la edad a combinaciones de los cinco patrones. Por
ejemplo, la demencia y su precursor, el deterioro cognitivo leve, tenían
vínculos con tres de los cinco patrones. Curiosamente, el equipo de Davatzikos también
encontró evidencia de que los patrones que identificaron podrían usarse
potencialmente para revelar la probabilidad de una mayor degeneración cerebral
en el futuro.
“Si
quieres predecir la progresión desde un estado cognitivamente normal a un
deterioro cognitivo leve, uno de los patrones fue el más predictivo con
diferencia – añade Davatzikos -. En etapas posteriores, la adición de un
segundo patrón aumenta los niveles de predicción, lo que tiene sentido porque
esto de alguna manera captura la propagación de la patología”. Otros patrones
se vincularon a afecciones como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de
Alzheimer, y una combinación de tres patrones fue altamente predictiva de
mortalidad.
Los
autores también encontraron asociaciones claras entre ciertos patrones de
atrofia cerebral y varios factores fisiológicos y ambientales, incluido el
consumo de alcohol y el tabaquismo, así como varias firmas genéticas y
bioquímicas asociadas con la salud. Davatzikos dice que estos resultados
probablemente reflejan el efecto del bienestar físico general sobre la salud
neurológica, porque el daño a otros sistemas orgánicos puede tener
consecuencias para el cerebro.
Sin
embargo, Davatzikos advierte que el estudio “no significa que todo se pueda
reducir a cinco números”, y su equipo está buscando trabajar con conjuntos de
datos que incluyan una gama más amplia de afecciones neurológicas y tengan una
mayor diversidad racial y étnica.
