Entender el cerebro continúa siendo uno de los grandes desafíos del siglo XXI por la enorme cantidad de aspectos distintos que influyen en su función. En este contexto, la Universidad de Salamanca persigue avanzar en el conocimiento de este complejo órgano gracias a la beca Global Fellowship del programa Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea, dotada con más de 245.000 €, que le ha sido concedida a su joven científico Sergio Miguel Tomé para la puesta en marcha del proyecto HESSP.
El proyecto, cuyas siglas corresponden al acrónimo en inglés de ‘Simulador del Espacio Extracelular del Hipocampo’ y se desarrollará gracias a la prestigiosa ayuda europea y durante los próximos tres años en colaboración con la Universidad Estatal de Nueva York, se enfoca en el diseño un innovador desarrollo informático que permitirá estudiar en el hipocampo cerebral “uno de los elementos más desconocidos del cerebro, el espacio extracelular”, explica Miguel Tomé, doctor en Informática y Automática y Máster en Neurociencia, a Comunicación USAL.
En este sentido, “si la iniciativa alcanza los objetivos planteados se abriría la posibilidad de simular el espacio extracelular del cerebro entero”, indica. Este hecho ayudaría a entender mucho mejor diferentes procesos de neurociencia básica como la transmisión por volumen o procesos clínicos como la acción de los neurofármacos en el cerebro, además de permitir adentrarse un poco más en la comprensión del “rol desempeñado por el espacio extracelular en el desarrollo y evolución de las enfermedades neurodegenerativas”, apunta.
Origen y objetivo del proyecto
El conocimiento y formación interdisciplinar de Sergio Miguel Tomé ha sido el detonante de la propuesta de investigación con la que ha ganado la reconocida Global Fellowship. Sobre el origen de la idea auspiciada por la convocatoria, el investigador declara que desde hace algunos años le llama la atención “lo poco que se sabe aún del espacio extracelular del cerebro teniendo en cuenta que se muestra como un importante elemento para su funcionamiento y para la salud de las personas”. A la vez que considera que la creación de herramientas informáticas de simulación puede ser “una nueva vía” para entender los procesos que ocurren en el cerebro. Estos desarrollos se mostrarían “muy útiles” al cubrir la dificultad evidente de este tipo de estudios “cuya investigación in vivo en seres humanos es, por razones obvias, muy limitada”, expone.
Partiendo de esta premisa, Miguel Tomé propone desarrollar un prototipo para simular procesos de difusión de sustancias generadas por el propio cerebro, o de procedencia externa, para el espacio extracelular correspondiente al área del hipocampo. Concretamente, el proyecto HESSP persigue diseñar un simulador que tenga una resolución que permita medir la concentración de una sustancia en la hendidura sináptica de una sinapsis al tiempo que se simula el proceso de difusión de esa sustancia a través del hipocampo.
Este tipo de simulación supone un “gran reto informático”. En palabras del científico, “si se intentara hacer una simulación física resultaría imposible porque con las capacidades de memoria actuales de los ordenadores, la tecnología no permite crear una simulación que nos diga dónde está cada molécula en cada momento del tiempo de todas las moléculas que puede contener el espacio extracelular del hipocampo”, subraya. Por y para ello, el investigador propone en su proyecto una innovadora solución: estudiar una arquitectura de simulación alternativa mezclando procesos de simulación física y simulación estocástica.
Espacio extracelular del hipocampo
El espacio extracelular -espacio que queda entra todas las células del cerebro- ocupa el 20% del volumen del órgano y contiene un fluido en constante renovación que es fundamental para que el sistema nervioso lleve a cabo correctamente su función. De hecho, en los últimos años se está investigando el papel que tiene en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Asimismo, este espacio permite el balance iónico a través de la membrana celular de las neuronas, proceso fundamental en la transmisión eléctrica de señales y la transmisión sináptica; además de ser esencial en la vía de comunicación química entre neuronas, transmisión por volumen, y una importante vía por la que se distribuyen los neurofármacos una vez que entran al cerebro.
Al respecto, Sergio Miguel Tomé recuerda que el efecto de un neurofármaco “depende de su concentración” y que “cuando un neurofármaco entra en el cerebro, su trayecto a través del espacio extracelular depende de la geometría y los distintos procesos que ocurren en él”.
Universidad Estatal de Nueva York e Instituto de Neurociencias de Castilla y León
Para la realización del proyecto de investigación la Universidad de Salamanca dispondrá de la colaboración de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY), contribuyendo así en la iniciativa investigadores de ambas instituciones. Cabe destacar que el estudio contará con la supervisión y asesoramiento del prestigioso catedrático de la Universidad de Salamanca Juan Manuel Corchado, junto a su Grupo de Investigación BISITE, y del reconocido investigador en enfermedades neurodegenerativas Herman Moreno (SUNY).
Además, el trabajo contará con la participación de Ángel Fernando Porteros, del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (USAL), y Sabina Hrabetova (SUNY), experta mundial en el espacio extracelular, entre otros científicos.
Acciones Marie Sklodowska-Curie
Las Acciones Marie Sklodowska-Curie son uno de los mecanismos de la Unión Europea para promover la excelencia en la ciencia básica europea y asegurar un flujo constante de investigación de calidad para garantizar la competitividad a largo plazo de Europa.
Estas acciones buscan apoyar las mejores ideas y desarrollar el talento dentro de Europa con el fin de generar nuevas capacidades e innovación y, de este modo, realizar plenamente el potencial del capital intelectual de Europa en todos los sectores y regiones.
Unión Europea e investigación sobre el cerebro
La Unión Europea tiene como uno de sus más importantes objetivos científicos la investigación del cerebro. Tanto es así que su proyecto más importante es “Human Brain Project (HBP)”, considerado uno de sus cuatro proyectos bandera. Pese al esfuerzo de la UE, el cerebro es un órgano tan complejo que ni un proyecto como el HBP puede abarcar todos sus elementos y mecanismos.
En este sentido, para Sergio Miguel Tomé la selección de su proyecto HESSP en la convocatoria de ayudas europeas a la investigación del programa Marie Skłodowska-Curie “incrementa aún más el compromiso de la UE en la investigación del cerebro y el gran reto que supone para la humanidad entender el funcionamiento de este órgano”, valora el científico de la USAL.
