El reciente estudio, publicado en la revista Scientific Reports, de Nature, da cuenta de una técnica aplicada con modelamiento matemático que podría detectar la presencia de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, antes de que se manifiesten sus síntomas más característicos.

Un grupo de investigadores, liderados por los Doctores Max Chacón y Leonel Medina, del Departamento de Ingeniería Informática, realizó un estudio que podría entregar un innovador modo de detectar esta enfermedad degenerativa a través de los ojos. Específicamente, a través de las señales eléctricas generadas en la retina, ante distintos estímulos visuales.

El artículo fue publicado recientemente en la revista Scientific Reports, de Nature. Allí, este grupo de investigación multidisciplinario, que reunió los ámbitos de la salud con ingeniería, y compuesto por Max Chacón; Leonel Medina; Joaquín Araya-Arriagada; Sebastián Garay; Cristóbal Rojas; Claudia Duran-Aniotz y Adrián Palacios, lograron demostrar, a través del modelamiento matemático, una relación entre la función de la actividad eléctrica y la presencia temprana de este tipo de demencia que afecta a casi 35 millones de personas en el mundo, según  la OMS.

El estudio realizó el modelamiento matemático de un concepto que existe en fisiología, llamado “complejidad”. La idea es que la complejidad de un cerebro va decreciendo, ya sea con la edad o con la enfermedad. Y, por el contrario, mientras funcione bien se mostrarán altos índices de complejidad

Para el Dr. Leonel Medina, académico del Departamento de Ingeniería Informática, y que junto al Dr. Max Chacón, del mismo Departamento, son los impulsores de la investigación,  los hallazgos descubiertos son un avance significativo. ‘Encontramos que la actividad eléctrica de la retina (tejido en el globo ocular, donde están los fotoreceptores) ante ciertos estímulos luminosos, es menos compleja en animales enfermos y más viejos que en aquellos sanos y más jóvenes. Para estimar esta complejidad biológica, usamos herramientas matemáticas de entropía, que calculan qué tanto grado de desorden existe en las señales medidas’. 

Para poder determinar si estos resultados se replicarán en personas se requieren más investigaciones, incluyendo mediciones en pacientes y en personas sanas. ‘Sin embargo, estamos muy optimistas de que las herramientas que utilizamos ayuden, en el futuro, a identificar la enfermedad de Alzheimer de manera temprana. Se acumula cada vez más evidencia de que la complejidad biológica disminuye en enfermedad, y estudios similares han mostrado posibles aplicaciones en el diagnóstico de, por ejemplo, la depresión y la enfermedad de Parkinson. La clave está en encontrar el biomarcador apropiado y, al parecer, en el caso de la enfermedad de Alzheimer, el globo ocular y el sistema visual estarían entregando alertas tempranas que podrían detectarse con estas herramientas’ puntualizó el Dr. Medina. 

Liderazgo de la Usach en esta investigación innovadora

Encontrar métodos de diagnósticos innovadores y efectivos requiere de esfuerzos multidisciplinarios. En este caso particular, la Ingeniería Biomédica ha tomado gran protagonismo en las últimas décadas por contribuir, con herramientas ingenieriles, para el desarrollo de métodos y tecnologías para el diagnóstico y tratamiento de patologías. El alto grado de desarrollo de las tecnologías médicas actuales, es resultado del trabajo colaborativo entre profesionales de la ingeniería y las ciencias de la salud. 

La Usach ha sido pionera en Chile en el uso de las herramientas de complejidad y entropía en señales biológicas. Hace varios años atrás, el Dr. Max Chacón, de Ingeniería Informática,  conoció sobre la teoría de la complejidad en sistemas biológicos y, desde entonces, la ha estado aplicando al estudio del sistema de autorregulación cerebral sanguínea y otros. Para este estudio, se estableció una colaboración con investigadores de la Universidad de Valparaíso, Universidad Adolfo Ibáñez y Universidad Católica para probar experimentalmente la idea original del Dr. Chacón, de que lo observado en el sistema de autorregulación cerebral podría manifestarse también en la electrofisiología de la retina.

Por Macarena Polanco