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Desarrollan software que permite estudiar la detección temprana del Alzheimer

Es un programa de realidad virtual inmersiva que permitió realizar un estudio en humanos para evaluar la memoria espacial, cuyo deterioro es uno de los primeros síntomas de ciertas patologías neurodegenerativas.

  • Entrada publicada:7 febrero, 2022

Un grupo de ingenieras/os en sistemas, en colaboración con neurocientíficas/os, diseñaron un software que se emplea en un simulador de realidad virtual inmersiva para estudiar aspectos de la memoria. Este programa posibilitó a las y los científicas/os pasar de la experimentación en animales a efectuar estudios en humanos bajo condiciones controladas. De este modo, en más de 300 personas se evaluó la memoria espacial, cuyo deterioro es uno de los primeros síntomas relacionados con las patologías neurodegenerativas, entre ellas el Alzheimer.

“Generamos una base de conocimiento para empezar a comprender cómo nos comportamos y cómo funciona nuestra memoria espacial que nos permita, a partir de ahí, poder atacar el Alzheimer o cualquier patología neurodegenerativa”, explicó María Florencia Rodríguez, ingeniera en sistemas, becaria del CONICET y miembro del grupo MediaLab del instituto Pladema (CIC-UNICEN).

“La memoria espacial está ligada al Alzheimer porque uno de los primeros síntomas que aparece cuando comienza la enfermedad es la incapacidad o la dificultad para orientarse dentro del entorno”. En ese sentido, “el diagnóstico precoz preciso del mal de Alzheimer es crucial, ya que brinda la oportunidad de intervenir en una etapa temprana antes de que ocurra una muerte neuronal sustancial”, indicaron desde el departamento de Ciencias de la Vida del ITBA.

Se trata de un trabajo interdisciplinario entre ingenieras/os en sistemas del Pladema, instituto asociado a la Comisión de Investigaciones Científicas; neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Buenos Aires y la Universidad de Buenos Aires que se encontraron con la siguiente inquietud: ¿cómo pasar de estudiar aspectos de la memoria en animales a humanos?

Hasta el momento, los diferentes estudios que realizaron las/os neurocientíficas/os se efectuaron en ratones para los cuales era muy sencillo manipular los entornos. “Desde el ITBA se nos acercan con cierta inquietud: el problema que tenían es que para estudiar el comportamiento del ser humano hay que tener un control preciso de todas las variables ambientales”, aseguró Florencia Rodríguez. 

El estudio de la memoria espacial en humanos es más complejo. En este caso, las y los investigadoras/es necesitaban controlar los entornos espaciales para que no varíen, y en un entorno natural esto no se podría hacer. “Por esta razón pensamos en emplear simuladores de realidad virtual para armar un conjunto de herramientas para estudiar la memoria espacial en personas”.

“La Cave”

Para llevar adelante el desarrollo del software y el posterior estudio en personas se utilizó la Cave, un simulador de realidad virtual inmersiva que se encuentra en MediaLab. Se trata de una sala donde se proyectan imágenes generadas por computadora en paredes y pisos, permitiendo una visión de 180º, con la posibilidad de recrear distintos tipos de escenarios. 

Los distintos proyectores están vinculados a una computadora servidor que es la que administra y coordina las imágenes. “A diferencia de los cascos de realidad virtual, la Cave permite a la persona que ingresa autopercibir su cuerpo”. 

¿Cómo funciona la Cave? “La persona ingresa a la Cave y mediante un joystick se mueve de forma lateral, siguiendo los movimientos de su cabeza, o en profundidad para resolver una tarea determinada en una situación determinada”, detalló Florencia Rodríguez que arrancó con este estudio en 2016 como becaria de la CIC; luego, en 2019, continuó el trabajo hasta hoy, pero esta vez como becaria del CONICET.

De este modo, buscaron crear un software que permitiera manipular entornos que se proyectarían en la Cave y poder configurar estos experimentos para estudiar distintos procesos neurocognitivos en humanos, específicamente memoria espacial.

Así, arribaron a un software que simula una cantera abandonada, donde las claves espaciales son la forma del terreno. Los participantes que ingresarían durante el estudio, en su mayoría, se guiarían por la geografía del lugar.

Antes del estudio en personas “se fueron ajustando los parámetros de la experimentación, por ejemplo, qué claves espaciales poner y cuáles no”, dijo Rodríguez, y explicó que “una clave espacial es cualquier elemento que ayude a nuestro cerebro a referenciarnos y determinar en el punto que estamos ubicados. Esto puede ser un árbol, una montaña, etc.”

El software permite replicar las mismas condiciones ambientales. Al ser simulados por computadoras el paisaje no cambia: las nubes están en el mismo lugar, no pasan animales, eso nos permite además de tener el control de todas las variables ambientales, hacer el mismo experimento en todos los humanos. Además, al ser guiados por computadoras, las métricas que obtenemos son precisas”, expresó Rodríguez.

El estudio

A la Cave ingresaron más de 300 personas que, primero, permitieron ajustar los protocolos sobre qué claves espaciales incluir y cuáles no y; por otro lado, realizar los primeros estudios. “Eran personas adultas entre 18 y 40 años y sin patologías. Los criterios de exclusión fueron que no consumieran ningún psicofármaco porque esto podría alterar algunos aspectos de la memoria espacial”, afirmó Rodríguez.

La tarea era la siguiente: la/el participante se centraba en medio del escenario, la Cave, y se proyectaba un escenario agreste que simulaba una cantera abandonada con leves referencias espaciales específicas: montañas con distintos matices y nubes. “Nos dimos cuenta que lo mejor era utilizar un paisaje lo más homogéneo posible, con pocas claves espaciales y sin distracción como sonidos del ambiente”.

Una vez en el interior de la Cave, la/el participante se paraba en el centro que estaba marcado con una cruz y tenía una bandera en determinada posición que debía ir a buscar y luego volver al punto de partida. En su regreso al punto de partida se encontraba con 360 banderas iguales distribuidas en una circunferencia. El participante tenía que identificar la bandera que había ido a buscar. La prueba se hacía de 6 a 10 veces modificando el punto de partida

“Lo que medíamos es que tan lejos o cerca dejaban la bandera. Culminada la prueba le preguntábamos al participante cómo había hecho para identificar o recordar la bandera”, dijo. Las y los participantes se clasificaron en dos grandes grupos: los que se pudieron armar un mapa espacial, utilizando las claves espaciales; y los que usaron estrategias alocéntricas, que no usaron claves espaciales.

“Observamos que los participantes del primer grupo pudieron aprender y ser más eficientes en la tarea. Con el correr de las pruebas cada participante reducía el nivel de error. Los del segundo grupo, en cambio, tenían un comportamiento más aleatorio, en estos casos no hubo una curva de aprendizaje”, explicó Rodríguez. 

Del estudio, publicado en la revista científica Behavior Research Methods, participaron María Florencia Rodríguez, María Virginia Cifuentes, Cristian García Bauza (Pladema); Daniela Ramírez Butavand y Fabricio Ballarini (ITBA); y Pedro Bekinschtein (INCyT).

Pero si bien el trabajo ya está publicado, el empleo de realidad virtual para el estudio neurocognitivo abrió nuevas posibilidades. Florencia Rodríguez anunció que ahora se encuentran investigando cómo la actividad física ayuda a consolidar la memoria a largo plazo. “Estamos estudiando la separación de patrones que es la capacidad de diferenciar entre dos recuerdos muy similares”, explicó.

El Pladema (grupo MediaLab) posee un importante conocimiento en el desarrollo de simuladores en su mayoría transferidos a los sectores públicos y privados. Sin embargo, un desarrollo como este, vinculados a aspectos sociales y de la salud, es una novedad junto con el reciente desarrollo de la plataforma de estimulación cognitiva y realidad virtual para adultos/as mayores.

Por Alejandro Armentia