Se puede detectar precozmente la Esclerosis Múltiple
Investigadores de la Unidad de Biología de Sistemas Complejos de la Universidad de Jaén, dirigidos por Francisco J. Esteban Ruiz, están desarrollando un software de uso clínico para detectar la esclerosis múltiple antes incluso de que aparezcan las lesiones cerebrales propias de esta enfermedad neurodegenerativa. Para ello, el grupo multidisciplinar de científicos aplica la dimensión fractal a imágenes del cerebro obtenidas por resonancia magnética. Están iniciando la aplicación de esta técnica también a otras enfermedades neurodegenerativas, por lo que podría ser una herramienta para diagnosticar de forma precoz este tipo de trastornos. Este proyecto se realiza en colaboración con el Centro de Investigación Médica Aplicada de la Universidad de Navarra y el Hospital Clínico de Barcelona.
La esclerosis múltiple es una enfermedad degenerativa del sistema nervioso que no tiene cura y cuyas causas exactas son desconocidas. Cuando aparecen sus primeros síntomas, una de las pruebas que se realiza es una resonancia magnética, para averiguar si el cerebro sufre las lesiones propias de este mal. Cuando la enfermedad está en sus inicios, es muy posible que aún no aparezcan lesiones o que se encuentren por debajo del límite de resolución de la resonancia; en estos casos, el cerebro de una persona enferma se dice que es “aparentemente normal”, al presentar las mismas características en la imagen que el de una persona sana.
Un grupo de científicos jiennenses han aplicado el análisis de la dimensión fractal al cerebro y ha demostrado que las medidas del cerebro de una persona enferma, reflejadas a través de este parámetro, no son las mismas que las de una persona que no lo está.
Frente a la dimensión euclidea (0 para un punto; 1 para una línea; 2 para un plano; y 3 para un volumen), la dimensión fractal es un parámetro que permite obtener dimensiones comprendidas entre 1 y 2 (dimensión fractal 2D), y 2 y 3 (dimensión fractal 3D). La dimensión fractal es la dimensión de lo irregular, y ya desde hace unos años se aplica a diferentes estructuras biológicas, pero la aplicación al cerebro era muy escasa. Por primera vez, este grupo compuesto por biólogos, ingenieros informáticos, matemáticos, neurólogos, neurocirujanos, psicólogos y estadísticos, realiza este tipo de mediciones en resonancias magnéticas de cerebros en 3D para intentar resolver problemas clínicos.
Lo que el ojo no ve
El equipo multidisciplinar está desarrollando un software que permite medir la dimensión fractal tridimensional del cerebro. “Es una herramienta de uso clínico para tratar de predecir si personas con los síntomas de esclerosis múltiple inicial, y con un cerebro aparentemente normal, pueden o no tener la enfermedad. Podría ser una herramienta de una gran utilidad en el diagnóstico precoz de las enfermedades derivadas de alteraciones en el cerebro”, comenta el investigador principal.
Vista de un cerebro en 3D con el nuevo software.
Con las pruebas que se realizan en la actualidad se puede medir el volumen, el tamaño, o las circunvoluciones del cerebro, pero era difícil medir la complejidad del mismo, algo que puede hacerse con la dimensión fractal. Los científicos jiennenses están empleando diferentes algoritmos computacionales de análisis de imagen y aplicando la teoría de fractales, tanto en imágenes de resonancia magnética nuclear de individuos normales, como en personas con determinadas enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple. “Cuando se aplica el estudio de la dimensión fractal en el cerebro, somos capaces de detectar en las estructuras cerebrales alteraciones que no se observan ni se detectan con ningún otro método hasta ahora conocido. Con esta nueva técnica se pueden detectar cambios que el ojo no ve”, explica el profesor Esteban Ruiz.
Hasta el momento, este estudio se ha realizado para enfermos de esclerosis múltiple, pero el objetivo es aplicarlo a otras enfermedades neurodegenerativas. “En este momento, y en colaboración con el hospital Clinic de Barcelona, estamos utilizando este método para detectar posibles cambios en el cerebro de niños que pueden llegar a desarrollar deficiencias en el aprendizaje. El diagnóstico precoz puede minimizar dichas deficiencias con un tratamiento adecuado” apunta Francisco J. Esteban Ruiz.
“El siguiente paso en nuestro estudio es buscar colaboraciones con todos los hospitales de Andalucía para ver si se cumplen los resultados en diferentes grupos de pacientes con esclerosis múltiple, ya que la población inicial estudiada ha sido muy reducida. Además, todas las imágenes de resonancia de los individuos que se han estudiado hasta el momento se han realizado con el mismo aparato; es importante conocer si los resultados son positivos si se reproducen con diferentes aparatos de distinta resolución”, declara Esteban Ruiz. Si todos los resultados son positivos, “ésta podría ser una muy buena herramienta clínica, y de disponibilidad inmediata”, concluye el investigador.
Los trabajos ya han sido publicados en revistas médicas de elevado prestigio como Neuro Image y el Journal of the Neurological Sciences, y están siendo revolucionarios en este campo.
La esclerosis múltiple es una enfermedad degenerativa del sistema nervioso que no tiene cura y cuyas causas exactas son desconocidas. Cuando aparecen sus primeros síntomas, una de las pruebas que se realiza es una resonancia magnética, para averiguar si el cerebro sufre las lesiones propias de este mal. Cuando la enfermedad está en sus inicios, es muy posible que aún no aparezcan lesiones o que se encuentren por debajo del límite de resolución de la resonancia; en estos casos, el cerebro de una persona enferma se dice que es “aparentemente normal”, al presentar las mismas características en la imagen que el de una persona sana.
Un grupo de científicos jiennenses han aplicado el análisis de la dimensión fractal al cerebro y ha demostrado que las medidas del cerebro de una persona enferma, reflejadas a través de este parámetro, no son las mismas que las de una persona que no lo está.
Frente a la dimensión euclidea (0 para un punto; 1 para una línea; 2 para un plano; y 3 para un volumen), la dimensión fractal es un parámetro que permite obtener dimensiones comprendidas entre 1 y 2 (dimensión fractal 2D), y 2 y 3 (dimensión fractal 3D). La dimensión fractal es la dimensión de lo irregular, y ya desde hace unos años se aplica a diferentes estructuras biológicas, pero la aplicación al cerebro era muy escasa. Por primera vez, este grupo compuesto por biólogos, ingenieros informáticos, matemáticos, neurólogos, neurocirujanos, psicólogos y estadísticos, realiza este tipo de mediciones en resonancias magnéticas de cerebros en 3D para intentar resolver problemas clínicos.
Lo que el ojo no ve
El equipo multidisciplinar está desarrollando un software que permite medir la dimensión fractal tridimensional del cerebro. “Es una herramienta de uso clínico para tratar de predecir si personas con los síntomas de esclerosis múltiple inicial, y con un cerebro aparentemente normal, pueden o no tener la enfermedad. Podría ser una herramienta de una gran utilidad en el diagnóstico precoz de las enfermedades derivadas de alteraciones en el cerebro”, comenta el investigador principal.
Vista de un cerebro en 3D con el nuevo software.
Con las pruebas que se realizan en la actualidad se puede medir el volumen, el tamaño, o las circunvoluciones del cerebro, pero era difícil medir la complejidad del mismo, algo que puede hacerse con la dimensión fractal. Los científicos jiennenses están empleando diferentes algoritmos computacionales de análisis de imagen y aplicando la teoría de fractales, tanto en imágenes de resonancia magnética nuclear de individuos normales, como en personas con determinadas enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple. “Cuando se aplica el estudio de la dimensión fractal en el cerebro, somos capaces de detectar en las estructuras cerebrales alteraciones que no se observan ni se detectan con ningún otro método hasta ahora conocido. Con esta nueva técnica se pueden detectar cambios que el ojo no ve”, explica el profesor Esteban Ruiz.
Hasta el momento, este estudio se ha realizado para enfermos de esclerosis múltiple, pero el objetivo es aplicarlo a otras enfermedades neurodegenerativas. “En este momento, y en colaboración con el hospital Clinic de Barcelona, estamos utilizando este método para detectar posibles cambios en el cerebro de niños que pueden llegar a desarrollar deficiencias en el aprendizaje. El diagnóstico precoz puede minimizar dichas deficiencias con un tratamiento adecuado” apunta Francisco J. Esteban Ruiz.
“El siguiente paso en nuestro estudio es buscar colaboraciones con todos los hospitales de Andalucía para ver si se cumplen los resultados en diferentes grupos de pacientes con esclerosis múltiple, ya que la población inicial estudiada ha sido muy reducida. Además, todas las imágenes de resonancia de los individuos que se han estudiado hasta el momento se han realizado con el mismo aparato; es importante conocer si los resultados son positivos si se reproducen con diferentes aparatos de distinta resolución”, declara Esteban Ruiz. Si todos los resultados son positivos, “ésta podría ser una muy buena herramienta clínica, y de disponibilidad inmediata”, concluye el investigador.
Los trabajos ya han sido publicados en revistas médicas de elevado prestigio como Neuro Image y el Journal of the Neurological Sciences, y están siendo revolucionarios en este campo.
DºFrancisco J. Esteban Ruiz
Área de Biología Celular
Departamento de Biología Experimental
Universidad de Jaén
Área de Biología Celular
Departamento de Biología Experimental
Universidad de Jaén
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