Les lesions focals del cervell, com l'infart cerebral, l'ictus, les epilèpsies, els traumatismes, etc., són els causants finals d'una pèrdua de productivitat a Europa propera als 500.000 milions d'euros a l'any. L'infart cerebral és la segona causa de mortalitat a la Unió i la primera de discapacitat, ja que, d'un milió de casos a l'any, el 60% sol tenir algun tipus de conseqüència incapacitant.

A més dels símptomes clínics, com les paràlisis totals o les pèrdues de memòria, afàsies, cansaments i disminució de la capacitat d'atenció, l'evidència científica ha revelat que la majoria dels trastorns neurològics i psiquiàtrics reflecteixen també anomalies a les xarxes cerebrals. Això obre una nova via d'estudi per tractar aquestes malalties amb més efectivitat.

El consorci acaba de ser escollit pel Consell Europeu de Recerca per al seu programa més prestigiós, el de Synergy Grants, que finança amb 10 milions d'euros el treball de les quatre universitats per als 6 anys següents. Aquestes ajudes estan pensades per a aquelles investigacions massa grans per ser dutes a terme per un sol investigador. És la primera vegada que la UPF obté aquesta ajuda de l'ERC.

Investigadors de la Universitat Pompeu Fabra i l'IDIBAPS a Barcelona, ​​i les universitats de Pàdua i Milà a Itàlia, han ideat el projecte “NEMESIS: mecanismes neurològics de lesió i son com a dinàmica cel·lular”, que reuneix anys de recerca complementària entre si i que només fins ara es podia aplicar en conjunt per experimentar aquesta via. El consorci acaba de ser escollit pel Consell Europeu de Recerca (ERC) per al seu programa més prestigiós, el de Synergy Grants, que finança amb 10 milions d'euros el treball de les quatre universitats per als 6 anys següents. Les Synergy Grants estan pensades per a aquelles investigacions massa grans per ser dutes a terme per un sol investigador (les poden sol·licitar des de 2 equips fins a un màxim 4). És la primera vegada que la UPF obté aquesta ajuda de l'ERC.

Avui dia, el tractament més utilitzat és l'estimulació amb circuits per millorar les funcions cerebrals. Però aquesta tècnica presenta diversos factors limitants, com ara el desconeixement dels mecanismes subjacents i la seva rellevància en la conducta dels pacients, la incapacitat de mapejar de manera individualitzada aquestes anomalies, per així saber on i com estimular el cervell i recuperar la funció.

"Fins ara, no havíem pogut emprendre aquest projecte que reuneix tant les especialitats precises com l'experiència amb pacients, amb models de laboratori i amb models in silico", explica Gustavo Deco, coordinador del projecte a la UPF, director del Grup de Recerca en Neurociència Computacional del Center for Brain and Cognition (CBC) i investigador ICREA.

Les lesions focals, a més de produir els efectes ja coneguts, genera unes “ones de dormició” (slow sleep wave en anglès); unes ones que estan al rang de 1Hz i 4Hz, que es presenten normalment en dormir. Que aquestes ones existeixin quan s'està despert, encara que no apareguin de manera massiva, ocasionen soroll i pertorben la cognició. “La Synergy Grant de l'ERC està premiant, per una banda, aquest descobriment, que la malaltia íntegrament té a veure amb les ones de dormició, i de l'altra, que els investigadors reunim totes les àrees necessàries per comprovar si actuant sobre la dinàmica d'aquestes ones es poden recuperar les funcions que han perdut els pacients”, continua Deco.

L'equip de NEMESIS

NEMESIS, del grec “donar el que cal”, pretén tornar una mica de la funcionalitat perduda a les neurones, i ho farà caracteritzant els efectes de la lesió focal en múltiples escales espacials i temporals (des del cervell complet fins als circuits locals) .

El grup del professor de Neurologia de la Universitat de Pàdua, Maurizio Corbetta, serà el coordinador de NÈMESIS. Fa 5 anys, Corbetta i el seu equip, especialistes en neuroimatge, van descobrir que fins i tot les lesions petites com l'ictus poden causar alteracions al voltant del 20% de les xarxes cerebrals, i que, amb el temps, la normalització d'aquesta anomalia permetia la recuperació de les funcions.

L'equip del professor de Fisiologia Humana de la Universitat de Milà, Marcello Massimini, amb el seu treball en electrofisiologia humana, també va documentar fa uns anys la presència d'ones lentes en casos de coma traumàtic, en àrees cerebrals aparentment normals. Més recentment va comprovar el mateix en casos de lesions focals. Aquesta disfunció de la xarxa pot ser deguda a la generació d'ones lentes a prop de la lesió ia la propagació d'aquestes.

A aquest costat del Mediterrani, la directora del Grup de Neurociència de l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Mavi Sanchez-Vives, fa més de 20 anys que treballa en neurobiologia i en models sobre les slow waves i aporta coneixement sobre com neutralitzar-les. El seu grup s'encarregarà d'explorar aquestes ones a diferents escales, des del nivell cel·lular fins a tot el cervell per estudiar-ne el mecanisme i aprendre a modular-los mitjançant estimulació externa.

Finalment, hi ha el grup de Gustavo Deco, expert en modelatge per ordinador. “L'ona no només afecta el punt on es produeix, sinó que en propagar-se crea una ona expansiva”, explica. “Per atacar-les necessitem un model estàndard que uneixi l'anatomia amb la dinàmica local sana i expliqui el que és global. Si danyem a voluntat el model, les neurones mortes i les slow waves que apareixen ens generaran un mapa del que està passant i del que s'està propagant. I aquí sí, in silico i de manera individual, podem provar quin lloc tocar per obtenir el millor benefici, o que sigui el més proper possible a la normalitat”.

Segona ERC per a Gustavo Deco

Aquesta és la segona vegada que l'ERC atorga una beca al grup de Gustavo Deco, cosa que han aconseguit molt pocs investigadors. La primera va ser una Advance Grant el 2011 pel projecte “DYSTRUCTURE: The Dynamical and Structural Basis of Human Mind Complexity: Segregation and Integration of Information and Processing in the Brain”.

L'ERC va ser creat el 2007 i des de llavors les beques han finançat més de 12.000 projectes i més de 10.000 investigadors. Cal tenir en compte que aquests ajuts són altament competitius i només un 12% de les propostes aconsegueixen ser finançades.