Abordar preguntas sin respuesta en el campo de la neurociencia, investigando acerca de los aspectos que aún se desconocen sobre el funcionamiento del cerebro y las causas de distintas enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Es el gran reto que se propone el consorcio de investigadores de alto nivel BRADY (Brain Dynamics), en el que participará Gustavo Deco, coordinador del grupo de Investigación en Neurociencia Computacional del Centre for Brain and Cognition (CBC) de la UPF.

Profundizando en el conocimiento de las dinámicas cerebrales, el consorcio BRADY se propone crear métodos diagnósticos y terapéuticos innovadores, que personalicen cada vez más los tratamientos a las necesidades específicas de cada paciente, aprovechando las tecnologías más avanzadas y la inteligencia artificial.

Este consorcio coordinará un macroproyecto de investigación, financiado por la UE, a través del Programa Johannes Amos Comenius, con un presupuesto de cerca 9,6 millones de euros para los próximos cinco años. Quien ha obtenido esta financiación es el Gobierno de la República Checa, tras presentarse a esta convocatoria de ayudas europea para investigaciones de alto nivel, que vehiculará estos fondos a través del consorcio BRADY. Así pues, el proyecto tiene una dimensión tanto nacional como internacional y, de hecho, unos de sus objetivos es articular un ecosistema de equipos interdisciplinarios innovadores en el campo de la neurociencia computacional y sus aplicaciones médicas.

Investigadores de distintas disciplinas (neurociencia, matemáticas, ciencia computacional, medicina…) se enfrentarán al desafío de estudiar los aspectos más desconocidos del funcionamiento del cerebro humano a día de hoy. Hasta el momento, la investigación neurocientífica no ha podido vincular los procesos cerebrales que tienen lugar en zonas concretas del cerebro (micro) con los que se desarrollan en toda su globalidad (macro). Tampoco, se ha podido comprender la conexión entre los procesos de deterioro cognitivo que se desarrollan en distintas escalas temporales (corto, medio y largo plazo) y que desembocan en una determinada enfermedad. Por eso, uno de los principales objetivos del proyecto BRADY será investigar sobre las mecánicas específicas del funcionamiento cerebral en diferentes escalas temporales y espaciales, lo que es fundamental para comprender sus dinámicas y la causa de distintas enfermedades. 

Se diseñarán métodos de diagnóstico y tratamiento innovadores y personalizados para enfermedades como la esquizofrenia, la epilepsia o la discapacidad motora

El equipo de investigación desarrollará modelos computacionales de la actividad cerebral. De esta forma, se podrán capturar imágenes de la actividad cerebral en diferentes escalas temporales y estudiar sus dinámicas con mayor profundidad y precisión. Con un mayor conocimiento científico de las dinámicas cerebrales, el siguiente paso será diseñar nuevas herramientas y enfoques para mejorar el diagnóstico de los trastornos neuropsiquiátricos, mediante el análisis matemático avanzado de big data. Además, la investigación tiene el potencial de reemplazar los enfoques tradicionales en el tratamiento de la esquizofrenia, la epilepsia, los trastornos del movimiento, la pérdida sensorial o el daño cerebral. Con esta finalidad, se identificarán nuevos métodos para modificar las dinámicas del cerebro, mediante neuroestimulación invasiva y no invasiva, cronoterapia -terapia farmacológica regida por el tiempo que se adapta a la evolución dinámica del estado cerebral durante la enfermedad- o el diseño de una interfaz avanzada cerebro-máquina.

Además, se utilizarán métodos de medicina personalizada, muchos de los cuales hacen uso de los avances en el campo de la IA. Esto permitirá probar la eficacia de nuevos fármacos en un paciente específico, diseñar métodos de neuroestimulación personalizados o planificar intervenciones quirúrgicas -mínimamente invasivas- para restaurar la dinámica de la red cerebral alterada en trastornos cerebrales funcionales. Gracias a las herramientas diseñadas con IA, se podrán obtener modelos del cerebro personalizados, con sistemas computacionales, mejorar el riesgo de prevención de enfermedades neurológicas o mejorar su seguimiento y monitorización.

La dimensión internacional del consorcio facilitará la extensión e implementación de los nuevos métodos de diagnóstico y tratamiento en distintos países

El consorcio interdisciplinar BRADY, altamente competitivo a nivel internacional, reúne a expertos capaces de afrontar los retos más difíciles asociados a las investigaciones más punteras sobre el cerebro. Su dimensión internacional facilitará que los métodos de diagnóstico y tratamiento resultantes de sus investigaciones puedan extenderse e implementarse más rápidamente en distintos países. Por otra parte, el consorcio contribuirá a la investigación interdisciplinar, fundamental para profundizar en el conocimiento de las dinámicas cerebrales, que requiere de expertos en campos como la neurociencia, las matemáticas, la ciencia computacional o la medicina. Asimismo, la articulación de un ecosistema de investigadores de las dinámicas cerebrales contribuirá a la compartición y adquisición de las infraestructuras o tecnologías que sean necesarias para los estudios científicos.

Finalmente, el macroproyecto que llevará a cabo el consorcio BRADY representa una excelente oportunidad para formar a neurocientíficos en diversos aspectos de la investigación interdisciplinaria y fortalecer la cooperación internacional. De hecho, el equipo estará formado por cerca de 60 investigadores, la mitad jóvenes en formación y la mitad senior, incluyendo neurocientíficos de alto nivel.

La coordinación del consorcio va a cargo del Institute of Computer Science of the Czech Academy of Sciences de la República Checa. También son partners del proyecto tres centros más de este país: National Institute of Mental Health, Charles University y Czech Technical University in Prague (Czech Republic).

A raíz de las investigaciones desarrolladas por el consorcio, está previsto elaborar más de 280 artículos científicos sobre los estados de las dinámicas cerebrales y los modelos para capturar y predecir el efecto de determinadas intervenciones sobre las mismas.