Proyecto Cerebro Digital. ¿Por qué se crea un banco de cerebros virtual? – Ciencias

Este es el cerebro de un hombre de mediana edad que sufrió un accidente cerebrovascular fatal. Desde la parte superior, no hay daños visibles, pero si lo cortas por la mitad, es probable que veas una mancha marrón oscura de sangre coagulada donde ocurrió la fuga. Estas manchas se pueden ver en los lóbulos del cerebro que se encuentran junto a la mesa de autopsia en el laboratorio.

Los médicos y neurobiólogos del Departamento de Neurología del Instituto de Psiquiatría y Neurología tienen muchas de estas preparaciones porque las utilizan para diagnosticar y examinar diversas enfermedades cerebrales a diario. Y ahora compartirán sus recursos trayendo a Internet los cerebros de personas con diversas enfermedades que se han acumulado en el instituto durante décadas. Es el primer proyecto de este tipo del mundo llamado Digital Brain. Gracias a este banco de cerebros digital, queremos que todos los científicos y médicos de cualquier parte del mundo tengan información sobre los casos que estudiamos aquí en el instituto. Y había muchos de ellos, incluidos varios únicos, dice Thomas Stobio, MD, PhD, Coordinador del Proyecto Cerebro Digital.

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¿De dónde vinieron estos cerebros?

La tarea principal del Departamento de Neurología no es recolectar cerebros, sino diagnosticar enfermedades del sistema nervioso central, tanto en personas vivas como en autopsias. – En los pacientes, diagnosticamos con mayor frecuencia los tumores cerebrales, determinando los tipos y el grado de malignidad, lo que permite a los oncólogos elegir el tratamiento adecuado. Hay pocos neurólogos en Polonia, por lo que recibimos muestras de cerebros de pacientes de varias provincias, dice el Dr. Stobic.

El departamento también escanea los cerebros de aquellos que ya han muerto para determinar la causa exacta de la muerte. – Por lo general, se realiza de tal manera que durante una autopsia realizada en un hospital en algún lugar de Polonia, se recolecta todo el cerebro y se nos envía para un diagnóstico neuropatológico especializado, que tiene como objetivo confirmar o excluir la causa de la muerte cerebral – dice el Dr. estudio.

Los cerebros recolectados se colocan en recipientes que contienen formalina. Después de dos semanas, se pueden probar. – Este líquido no solo conserva, sino que también hace que los tejidos cambien ligeramente su textura, haciéndolos más difíciles. Gracias a esto, es fácil dividirlo después, es decir, cortarlo en rodajas. Esto nos permite buscar en el interior enfermedades y anomalías esqueléticas, dice el Dr. Stobio.

A veces, los cambios aparecen a primera vista. – Si vemos atrofia de los lóbulos frontales del cerebro, es casi seguro que sea causada por enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer – dice el Dr. Stobio. Sin embargo, los cambios a menudo solo son visibles bajo un microscopio. Entonces, si los investigadores quisieran observar la estructura del cerebro a pequeña escala, cortarían un trozo para estudiarlo más a fondo y lo pondrían en parafina transparente. El Dr. Stobio muestra tal escenario. Este bloque de parafina también fortalece los tejidos, lo que le permite cortar escamas muy delgadas de una fracción de milímetro de espesor para colocarlas en un portaobjetos de microscopio. El vidrio viene en diferentes colores, porque los científicos, para una mejor visualización de las células cerebrales, colorean las preparaciones en diferentes colores, explica el Dr. Stobio. Por supuesto, los neurólogos también tienen el historial médico del paciente, los resultados de estudios previos de imágenes de la cabeza, tomografías computarizadas o resonancias magnéticas y pruebas genéticas, cada vez más en la actualidad. Todo esto hace que el diagnóstico final sea muy sencillo.

Hasta la fecha, hemos archivado más de 6000 cerebros – dice el profesor. Wierzba-Bobrowicz.

Foto: Marcin Jamkowski / Adventure Pictures / No registrado

Corteza en descomposición y niebla invisible

Cuando el cerebro o sus fragmentos ya se han probado, se realiza el diagnóstico y se archivan los preparativos. Por ley, debe almacenarse durante años, pero nadie tampoco lo tira. No se sabe cuándo un cerebro de este tipo podría ser útil para fines de diagnóstico y científicos adicionales, dice el Dr. Stobio.

Por eso, después del examen, todos los cerebros o sus fragmentos se colocan en cajas de plástico, se empapan en formalina, se etiquetan cuidadosamente y se llevan a los sótanos del instituto. Y así durante 70 años, porque la creación de estos grupos comenzó en los años 50 del siglo pasado por un destacado neurólogo, el Prof. Iowa Ossetoska. – Introduje un nuevo método de segmentación cerebral utilizando el método de Spielmeyer en las placas de centímetros, que usamos hasta el día de hoy – explica el profesor. Teresa Wierzba-Bobrowicz, Jefa del Departamento de Neurología y Consultora Regional en Neurología. Sucesores del Prof. Osetowska en el Departamento de Neurología, hicieron algo similar: recolectaron meticulosamente partes del cerebro, secciones y preparaciones en portaobjetos de microscopio y documentaron cada caso. – De esta manera, hemos archivado más de 6000 cerebros hasta el momento – dice el profesor. Wierzba-Bobrowicz. Esta es una de las colecciones más grandes del mundo.

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Los cerebros recogidos en el sótano del Instituto de Psiquiatría y Neurología documentan varios casos de enfermedades. Se trata principalmente de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Huntington y Parkinson, y también tenemos más de cien cerebros con la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, también conocida como enfermedad de las vacas locas. Durante muchos años, fuimos el único centro en Polonia que se ocupaba del diagnóstico de esta enfermedad, de ahí la gran colección de tejidos infectados por priones en nuestra colección, dice el Dr. Stobic. También hay partes del cerebro afectadas por esclerosis múltiple, esclerosis lateral amiotrófica, enfermedad de Parkinson, accidentes cerebrovasculares, cáncer, VIH, enfermedad de Lyme, sífilis y sarampión.

Constantemente se añaden nuevas combinaciones. un. El miembro de Anna, un especialista en la enfermedad de Wilson de renombre mundial, recibe diagnósticos de esta enfermedad de toda Polonia, por lo que el Banco de Cerebros también tiene una gran selección de esta grave enfermedad genética. El personal del departamento también realizó investigaciones con otros científicos sobre la hipoxia perinatal del cerebro y su relación con la aparición posterior de enfermedades mentales. De hecho, estos estudios han demostrado que la angiogénesis alterada debido a la hipoxia en el cerebro joven promueve la posterior aparición de trastornos mentales, según el informe del Dr. Stobio.

A los neurólogos a veces les sorprende el equipo que encuentran en sus laboratorios. El Dr. Stobio recuerda la impresión que le dejó el cerebro de alguien que murió de la enfermedad de Huntington, una condición genética grave que causa la muerte de las células nerviosas. El cerebro estaba tan dañado que la corteza cerebral casi se atrofió. – Es difícil imaginar cómo podría funcionar este hombre – dice el Dr. Stobio. El archivo también incluye casos extremadamente raros de enfermedades genéticas, metabólicas y mitocondriales. Obtener el diagnóstico correcto es a veces un verdadero desafío, dice el Dr. Albert Asiwich, MD, neurólogo del equipo del Departamento de Neurología.

La última investigación que trabaja en la fábrica se relaciona con cambios en los cerebros de personas infectadas con SARS-CoV 2. Recolectamos 52 cerebros de pacientes que murieron de COVID-19 de toda Polonia, uno de los experimentos más grandes hasta la fecha en el mundo, y Los analizó bajo un microscopio, en busca de los diferentes cambios que puede dejar el coronavirus – dice el Dr. Asiwicks. Resulta que el virus ha dejado su huella en la mayoría de estos cerebros. Solo estamos analizando los resultados, pero ya sabemos que los tejidos mostraban signos de inflamación. Continuamos investigando si la infección por coronavirus aumenta el riesgo de un coágulo de sangre que puede provocar un derrame cerebral o falta de concentración, una distracción conocida como niebla mental. Publicaremos los resultados en un futuro próximo, dice el Dr. Estos cerebros también encontraron su camino hacia el archivo virtual después de buscar.

en la punta de tus dedos

Estas preparaciones son materiales de investigación muy valiosos para los científicos. – Han sido varias las instituciones científicas que vienen desde hace años solicitando acceso a tejidos para investigación, por ejemplo para nuevos tratamientos o fármacos para determinadas enfermedades. Por supuesto, ponemos nuestros kits a disposición en tales situaciones, pero a menudo puede ser molesto, por ejemplo, en términos de logística, cuando las muestras se envían a algún lugar lejano, dice el Dr.

Fue el gran volumen de tales solicitudes lo que hizo que el Dr. Stępni tuvo la idea de hacer que toda esta colección estuviera disponible en línea, invaluable para el mundo científico. Sin limitaciones de tiempo ni económicas, para que cualquiera que quiera investigar una enfermedad cerebral pueda utilizar fácilmente todo lo que los neurólogos de Varsovia han podido reunir. Así nació la idea de Digital Brain, una plataforma de Internet abierta que contiene imágenes de partes del cerebro y preparaciones, microscopía y diagnósticos neurológicos. Nuestro proyecto está destinado principalmente a científicos y médicos, pero puede ser utilizado por cualquier persona interesada en cómo funciona el cerebro humano, dice el Dr. Stobio.

Llevar estos grupos masivos al mundo virtual ha sido una hazaña notable, a partir de 2018. Los neuropatólogos toman fotografías de docenas de piezas cerebrales antiguas, examinando los preparativos realizados por sus antepasados. Llevan los preparativos desde el sótano hasta el quinto piso, donde se encuentra el departamento de neurología, y viceversa. En medio del laboratorio hay un carrito lleno de cajas de cerebros sellados en formalina. – Acabamos de traer otro lote de kit para digitalización – dice el Dr. Stobio. Por supuesto, los grupos son anónimos. – No hay datos personales de las personas a las que pertenece el pañuelo de papel, las lociones están codificadas con números. Entonces puede leer sobre un caso de enfermedad, no sobre una persona específica, dice el Dr. Stobio.

Los científicos saben que en el futuro, la IA diagnosticará al menos parcialmente enfermedades cerebrales. Al igual que en el caso actual del cáncer de mama, por ejemplo, sobre la base de los conocimientos actuales, las imágenes, las tomografías computarizadas o las imágenes de resonancia magnética funcional almacenadas en la memoria de la computadora indicarán el diagnóstico más probable. El equipo de neuropatología tiene la intención de crear dicho algoritmo basado en su base de datos y ponerlo a disposición de los hospitales, otro objetivo del proyecto Digital Brain.

La plataforma de Internet www.digitalbrain.ipin.edu.pl ya está operativa. Por supuesto, todo este gran trabajo no hubiera sido posible sin el apoyo financiero, fue proporcionado por la Unión Europea bajo el Programa Operativo para la Polonia Digital, y algunos fondos también provienen del presupuesto estatal. Los científicos del Instituto de Psiquiatría y Neurociencia planean expandir este archivo en línea. – Pronto, la plataforma se ampliará con los preparativos recopilados por la Universidad Médica de Varsovia, y ya nos hemos puesto de acuerdo en este asunto – dice el Dr. Asiowicz.

Los científicos también sueñan con agregar nuevos equipos al archivo. Mis colegas y yo nos reunimos a menudo en el trabajo clínico con pacientes con enfermedades incurables del sistema nervioso, que se dan cuenta de que no existe cura para su enfermedad, y nos preguntan si pueden contribuir a la ciencia y la sociedad al entregar sus cerebros a la investigación después de la muerte – dice Dr. Para los investigadores, lo más importante son las personas con enfermedades raras y difíciles: sus cerebros después de la muerte se pueden utilizar para comprender mejor la enfermedad y posiblemente desarrollar un tratamiento eficaz. – No haremos eso hasta que entendamos cómo estas enfermedades destruyen el cerebro – agrega el Dr. Stobio.

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