Las lesiones focales del cerebro, como el infarto cerebral, el ictus, epilepsias, traumatismos, etc., son los causantes finales de una pérdida de productividad en Europa cercana a los 500.000 millones de euros al año. El infarto cerebral es la segunda causa de mortalidad en la Unión y la primera de discapacidad, ya que, de 1 millón de casos al año, el 60% suele tener algún tipo de consecuencia incapacitante.

Además de los síntomas clínicos, como las parálisis totales o las pérdidas de memoria, afasias, cansancios y disminución de la capacidad de atención, la evidencia científica ha revelado que la mayoría de los trastornos neurológicos y psiquiátricos reflejan también anomalías en las redes cerebrales. Esto abre una nueva vía de estudio para tratar dichas enfermedades con mayor efectividad.

El consorcio acaba de ser elegido por el Consejo Europeo de Investigación para su más prestigioso programa, el de Synergy Grants, que financia con 10 millones de euros el trabajo de las cuatro universidades para los 6 años siguientes. Estas ayudas están pensadas para aquellas investigaciones demasiado grandes para ser realizadas por un solo investigador. Es la primera vez que la UPF obtiene esa ayuda del ERC.

Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra y el IDIBAPS en Barcelona, y las universidades de Padua y Milán en Italia, han ideado el proyecto “NEMESIS: mecanismos neurológicos de lesión y sueño como dinámica celular”, que reúne años de investigación complementaria entre sí y que solo hasta ahora se podía aplicar en conjunto para experimentar esta vía. El consorcio acaba de ser escogido por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) para su más prestigioso programa, el de Synergy Grants, que financia con 10 millones de euros el trabajo de las cuatro universidades para los siguientes 6 años. Las synergy grants están pensadas para aquellas investigaciones demasiado grandes para ser llevadas a cabo por un solo investigador (pueden solicitarlas desde 2 equipos hasta un máximo 4). Es la primera vez que la UPF obtiene este tipo de ayuda del ERC.

Hoy en día, el tratamiento más utilizado es la estimulación con circuitos para mejorar las funciones cerebrales. Pero esta técnica presenta varios factores limitantes, como el desconocimiento de los mecanismos subyacentes y su relevancia en la conducta de los pacientes, la incapacidad de mapear de manera individualizada estas anomalías, para así saber dónde y cómo estimular el cerebro y recuperar la función.

“Hasta ahora, no habíamos podido emprender este proyecto que reúne tanto las especialidades precisas como la experiencia con pacientes, con modelos de laboratorio y con modelos in silico”, explica Gustavo Deco, coordinador del proyecto en la UPF, director del Grupo de Investigación en Neurociencia Computacional del Center for Brain and Cognition (CBC) e investigador ICREA.

Las lesiones focales, además de producir los efectos ya conocidos, genera unas “ondas de dormición” (slow sleep wave en inglés); unas ondas que están en el rango de 1Hz y 4Hz, que se presentan normalmente al dormir. Que estas ondas existan cuando se está despierto, aunque no aparezcan de forma masiva, ocasionan ruido y perturban la cognición. “La Synergy Grant del ERC está premiando, por un lado, este descubrimiento, que la enfermedad en su totalidad tiene que ver con las ondas de dormición, y por el otro, que los investigadores reunimos todas las áreas necesarias para comprobar si actuando sobre la dinámica de estas ondas se pueden recuperar las funciones que los pacientes han perdido”, continúa Deco.

El equipo de NEMESIS

NEMESIS, del griego “dar lo que se debe”, pretende devolver un poco de la funcionalidad perdida a las neuronas, y lo hará caracterizando los efectos de la lesión focal en múltiples escalas espaciales y temporales (desde el cerebro completo hasta los circuitos locales).

El grupo del profesor de Neurología de la Universidad de Padua, Maurizio Corbetta, será el coordinador de NÉMESIS. Hace 5 años, Corbetta y su equipo, especialistas en neuroimagen, descubrieron que incluso las lesiones pequeñas como el ictus pueden causar alteraciones en alrededor del 20% de las redes cerebrales, y que, con el tiempo, la normalización de esta anomalía permitía la recuperación de las funciones.

El equipo del profesor de Fisiología Humana de la Universidad de Milán, Marcello Massimini, con su trabajo en electrofisiología humana, documentó también hace unos años la presencia de ondas lentas en casos de coma traumático, en áreas cerebrales aparentemente normales. Más recientemente comprobó lo mismo en casos de lesiones focales. Esta disfunción de la red puede deberse a la generación de ondas lentas cerca de la lesión y a la propagación de estas.

A este lado del Mediterráneo, la directora del Grupo de Neurociencia del Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Mavi Sanchez-Vives, lleva más de 20 años trabajando en neurobiología y en modelos sobre las slow waves y aportando conocimiento sobre cómo neutralizarlas. Su grupo se encargará de explorar dichas ondas a diferentes escalas, desde el nivel celular hasta todo el cerebro para estudiar su mecanismo y aprender a modularlos mediante estimulación externa.

Por último, está el grupo de Gustavo Deco, experto en modelado por ordenador. “La onda no solo afecta en el punto donde se produce, sino que al propagarse crea una onda expansiva”, explica. “Para atacarlas necesitamos un modelo estándar que una la anatomía con la dinámica local sana y explique lo global. Si “dañamos” a voluntad el modelo, las neuronas muertas y las slow waves que aparecen nos generarán un mapa de lo que está pasando y lo que se está propagando. Y ahí sí, in silico y de forma individual, podemos probar qué lugar tocar para obtener el mejor beneficio, o que sea lo más cercano posible a la normalidad”.

Segunda ERC para Gustavo Deco

Esta es la segunda vez que el ERC otorga una beca al grupo de Gustavo Deco, algo que muy pocos investigadores han logrado. La primera fue una Advance Grant en 2011 por el proyecto “DYSTRUCTURE: The Dynamical and Structural Basis of Human Mind Complexity: Segregation and Integration of Information and Processing in the Brain”.

El ERC fue creado en 2007 y desde entonces sus becas han financiado más de 12.000 proyectos y más de 10.000 investigadores. Cabe tener en cuenta que dichas ayudas son altamente competitivas y solo un 12% de las propuestas logran ser financiadas.