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Cooperación

La tela envuelve al cerebro

Programa CInAPCe promueve una articulación inédita para levantar el mapa de la epilepsia

Comienza a funcionar hasta el inicio del 2007 el más articulado esfuerzo de investigación ya realizado en el país en la comprensión del funcionamiento del cerebro. Se trata del programa CInAPCe (sigla para Cooperación Interinstitucional de Apoyo a la Investigación sobre el Cerebro y una alusión al homófono sinapse, el local de contacto entre las neuronas), una red que reúne tres decenas de grupos en seis instituciones paulistas, de áreas diversas del conocimiento que van de la neurología a la computación; de la física a la genética. El punto de partida del proyecto es la adquisición de cuatro máquinas de resonancia magnética de alto campo, dotadas del doble de la potencia de los aparatos de la generación anterior existentes en Brasil. Combinadas con otras herramientas, estas máquinas abastecerán un gran estudio sobre los mecanismos de la epilepsia en la población brasileña, también volcado para el desarrollo de métodos de investigación científica y de diagnóstico, prevención y tratamiento de la enfermedad. En los próximos cuatro años, el proyecto va a propiciar el entrenamiento y la formación de por lo menos 300 investigadores, de los cuales 30 son pos-doctores, 100 doctores, 50 masters, 100 alumnos de iniciación científica y 20 técnicos.

Los aparatos de resonancia magnética de alto campo permiten obtener imágenes del cerebro con definición y resolución espacial mucho mayores que las disponibles actualmente. También hacían posible la obtención de imágenes en un período de tiempo bien más corto. Hoy existe una limitación para realizar exámenes muy largos, pues la colaboración de los pacientes dentro del claustrofóbico equipamiento de resonancia resiste hasta un determinado punto. Con las nuevas adquisiciones, un conjunto de exámenes que demorarían dos horas  y que, por eso, no eran factibles ? podría ser hecho en como máximo 40 minutos.

Cada equipamiento de alto campo cuesta cerca de US$ 2 millones. Uno de ellos ya fue adquirido por el aliado privado de la red, el Instituto Israelita de Enseñanza e Investigación, vinculado al Hospital Albert Einstein, de São Paulo. Las otras tres máquinas serán adquiridas con financiamiento de la FAPESP y llegarán al país hasta el final del año. Van a ser instaladas en la Facultad de Ciencias Médicas de la Unicamp, en la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FMUSP), en la capital, en la Facultad de Medicina de la USP en Ribeirón Preto (FMRP). Los hospitales de esas instituciones concentran una casuística de epilepsia que pocos centros del mundo disponen para estudiar, dice el neurólogo Fernando Cendes, jefe del Laboratorio de Neuroimagen de la FCM-Unicamp, uno de los idealizadores del proyecto.

Capacidad multiplicada
con máquinas semejantes, las cuatro instituciones consiguieron trabajar simultáneamente en protocolos de investigación. La capacidad de reclutar pacientes de cada uno de los cuatro hospitales será multiplicada con el trabajo en grupo. La decisión de comprar aparatos idénticos resultó justamente de la intención de estimular el trabajo conjunto, dice Luiz Eugênio Mello, pro-rector de Graduación de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), también uno de los coordinadores del programa. Una sinergia de esa magnitud no seria alcanzada de otra forma, afirma.

La resonancia magnética permite captar imágenes de varios tipos, desde la anatomía del cerebro hasta su carácter funcional. La base teórica del método es la detección de la radiación electromagnética emitida por núcleos atómicos sometidos a la acción de un campo magnético intenso y previamente excitados por pulsos de radio-frecuencia. Las substancias blanca y gris del cerebro poseen diferentes propiedades y concentraciones de protones de hidrógeno. Eso confiere a las señales detectadas las condiciones de contraste necesarias para la definición de las estructuras anatómicas. También es posible estudiar el metabolismo y el funcionamiento cerebral a través de la espectroscopia por resonancia magnética, capaz de dimensionar la presencia de metabolitos y neuro-transmisores cerebrales. Ya la resonancia magnética funcional detecta áreas de mayor flujo sanguíneo y consumo de oxígeno acoplado a la activación de determinadas regiones cerebrales específicas, lo que permite levantar el mapa o el funcionamiento del cerebro durante la ejecución de determinada tarea. La resolución de la señal depende del campo magnético de la resonancia magnética y, por lo tanto, el uso del alto campo propicia una mayor sensibilidad.

La llegada de los nuevos aparatos ni por mucho significa que otros equipamientos no serán ni de lejos utilizados. Al contrario, el programa busca  incentivar la investigación sobre el uso combinado de tecnologías con el objetivo de desarrollar herramientas mejores de diagnóstico. Una de esas líneas de investigación, para citar un ejemplo, es el uso combinado de la resonancia magnética funcional con el electroencefalograma (EEG). Mientras la resonancia puede suministrar imágenes del cerebro durante una crisis de epilepsia, el EEG, con electrodos en diferentes puntos de la cabeza, es capaz de informar el momento exacto en que la crisis comenzó. El uso conjunto de las tecnologías es deseable, pero hay problemas técnicos que los investigadores del programa CInAPCe tentaron superar con el uso de modelos animales. El principal de ellos es que los campos magnéticos de los electrodos del EEG interfieren en la sensibilidad de la resonancia.

Un método que será investigado es el Diffusion Tensor Imaging (DTI), que permite estudiar las conexiones entre las áreas diferentes del cerebro a través del levantamiento constante de mapas hechos por computadora. Por medio de él, el cerebro es transformado en una red de fibras nerviosas que conecta pedazos diferentes de su territorio. Con las nuevas máquinas será posible trabajar en esa área de punta, dice Luiz Eugênio Mello.

Otros arreglos también serán utilizados de forma articulada, como sistemas combinados como el de la resonancia funcional (fMRI) con la electroencefalografía (EEG) y el de la EEG con la magneto-electroencefalografía, entre otros. Técnicas como estas, en el estadio en que se encuentran, son ya extremadamente útiles para el estudio del cerebro, algunas con amplia aplicación clínica. Todas se encuentran en franco desarrollo y existe un gran esfuerzo científico y tecnológico en el sentido de establecer arreglos en que estas técnicas son combinadas para la adquisición simultánea de datos, dice Roberto Covolan, profesor del Instituto de Física Gleb Wataghin de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), que también coordina el programa.

Existen tres empresas en el mundo que fabrican aparatos comerciales de resonancia magnética de alto campo: la General Electric, la Philips y la Siemens. Cada grupo tendrá libertad para comprar de quien hallar más adecuado, siempre  que los equipamientos puedan operar en red. Los investigadores del programa CInAPCe comprarán los equipamientos de las empresas que permitan la manipulación y el perfeccionamiento de los softwares por profesionales brasileños. El contrato de asociación permitirá crear una competencia nacional y adecuar las técnicas a las necesidades de la investigación. Eso atiende a uno de los grandes objetivos del proyecto, que es promover el desarrollo tecnológico. En el campus de la USP en São Carlos será construido un quinto equipamiento de resonancia, ése es para el estudio de modelos experimentales en ratones y primates, no en humanos. El estudio fisiológico de esos modelos será hecho por la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), que tiene tradición en investigación básica de la epilepsia. En un ejemplo de la articulación, un hallazgo de la red de máquinas de resonancia podrá ser testado en un modelo experimental por el grupo de São Carlos y el tejido del cerebro animal, en seguida, será encaminado para la Unifesp, para estudios fisiológicos.

Internet avanzada
Aunque situadas en ciudades distantes, todos estos equipos trabajarán simultáneamente en el ambiente virtual, pues estarán inter-vinculadas  por la red óptica de altísima velocidad inaugurada el año pasado, el proyecto KyaTera (Plataforma Óptica de Investigación para el Desarrollo de la Internet Avanzada). Como la cantidad de datos generada será muy grande, la red rápida permitirá su transmisión de forma efectiva y segura. El impacto de la red en la formación de recursos humanos será ponderable, según los organizadores del CInAPCe. Los investigadores de diversas áreas van actuar juntos y en red, en un ambiente nuevo, en que uno tendrá que esforzarse para comprender el lenguaje del otro, afirma Colovan. La red permitirá que todos los estudiantes de pos-graduación de las diferentes instituciones tengan un entrenamiento, por medio de la videoconferencia, con los mejores especialistas de cada grupo  lo que no sucedería sin la red, dice Luiz Eugênio Mello. Si la investigación de la epilepsia ya era un área fuerte en Brasil, eso la tornará todavía más fuerte, completa.

Factores múltiplos
Otra de las preocupaciones del CInAPCe es la divulgación científica. Por eso habrá una articulación con la Aspe (Asistencia a la Salud de Pacientes con Epilepsia), que integra una campaña global liderada por la Organización Mundial de la Salud cuyo objetivo es propagar informaciones sobre la epilepsia y promover el acceso a tratamientos adecuados.

Hubo un notable progreso en la investigación en epilepsia en la última década, impulsado por los avances en los métodos no-invasivos de obtención de imágenes del cerebro. Pero las cuestiones fundamentales relacionadas con la enfermedad aún no fueron aclaradas. En verdad, no se trata de una enfermedad única. Bajo el rótulo de la epilepsia hay una variedad de patologías que interfieren en la dinámica cerebral y tienen como denominador común la eclosión recurrente de crisis. Esa multiplicidad de factores muestra la necesidad de  articular a especialistas de diferentes áreas trabajando en un proyecto común, explica Fernando Cendes. La complejidad de la actividad cerebral requiere un esfuerzo de investigación de carácter multidisciplinar. Por eso los centros más avanzados de países como los Estados Unidos estimulan la colaboración entre investigadores de las ciencias exactas, tecnológicas y biomédicas en el estudio de los procesos cerebrales. La meta siempre es buscar nuevas respuestas sobre la dinámica cerebral y perfeccionar las herramientas ya existentes.

El programa CInAPCe comenzó a ser gestado al final de los años 1990, con un objetivo más amplio y un espectro de investigadores más restricto. La idea original era crear una red de investigación interdisciplinaria dentro de la Unicamp para adquirir tecnología de punta y estudiar la dinámica cerebral. La complejidad inherente a la actividad cerebral requiere que la investigación en esa área cubra un amplio espectro de actividades, utilizando desde técnicas recientemente desarrolladas por la genética molecular hasta sofisticados métodos para levantamiento del mapa funcional del cerebro humano, dice Covolan. La intención de restringirlo a la Unicamp fue dejada de lado en el año 2000, cuando los principales articuladores del proyecto, los profesores Covolan y Cendes, presentaron la idea al entonces presidente de la FAPESP, Carlos Henrique de Brito Cruz, hoy director científico de la Fundación, y al director de la Facultad de Ciencias Médicas de la Unicamp, Mario Saad. Fueron aconsejados a involucrar a más instituciones y a crear una red de investigación más allá de los límites de la Unicamp. Buscaron otras universidades y, al final de aquel año, lanzaron la idea de la red estadual.

Elección natural
Ya el objeto de estudio fue limitado para tornar el proyecto más tangible. La elección del tema epilepsia fue natural. La enfermedad era el asunto más estudiado por los participantes del proyecto. Al mismo tiempo, la elección no comprometía la idea original. Una buena parte de lo que los investigadores aprendieron sobre las áreas del cerebro, como las responsables por el movimiento y por el lenguaje, fue a partir de cirugías de epilepsia, dice Cendes. El levantamiento del mapa de las funciones corticales antes y durante la cirugía de epilepsia ofrece una oportunidad única de estudiar las funciones cerebrales en vivo. Situaciones en que la epilepsia también altera la memoria permitirán buscar respuestas sobre el propio proceso de formación de la memoria, explica él.

La epilepsia ataca un 1% de la población mundial, de  los cuales un 80% de ella vive en países en desarrollo. La incidencia mayor en naciones pobres es atribuida a razones variadas, desde la casuística elevada de enfermedades infecciosas que afectan el cerebro, como es el caso de la neurocisticercosis y la meningitis, a las lesiones en la cabeza provocadas por accidentes de automóvil y complicaciones en el parto.

En el 2001 el programa fue llevado a la FAPESP, pero necesitó superar dos obstáculos. El primero fue la explosión de la cotización del dólar en el 2002, que obligó a la Fundación a congelar importaciones por un período de tiempo. En el final del 2003 la situación se normalizó y el proyecto retomó su curso. El segundo desafío fue establecer una configuración ideal para una iniciativa de carácter inédito y multidisciplinar. No fue una tarea fácil. Fue necesario llegar a un acuerdo, por ejemplo, sobre el tipo de máquina que debería ser comprada. Hasta que se alcanzase un consenso sobre tener cuatro máquinas de alto campo idénticas trabajando en red, otros tipos de equipamientos fueron considerados, como el magneto-encefalógrafo o la tomografía por emisión de positrones, pero fueron desechados.

Tres evaluadores internacionales, Brian Meldrum, profesor de neurología experimental del King’s College, de Londres, Bruce Pike, del Centro de Imagen del Cerebro McConnell, en Montreal, y Ana Nobre, de la Universidad de Oxford, auxiliaron en la creación de directrices. La discusión giró en torno del arreglo que resultaría mejor para todos. Algunos grupos tenían experiencia e interés en ciertas tecnologías y fue preciso alcanzar un consenso, dice Luiz Eugênio Mello. Cada institución participante debería contar con un investigador del área de ciencias exactas y otro del área de biológicas en el comando de cada propuesta, pré-requisito para garantizar la multidisciplinaridad.

El largo tiempo usado en el desarrollo del proyecto no fue desperdiciado. Durante ese período, él fue discutido hasta la saciedad entre sus participantes. Fue un tiempo de enamoramiento antes del casamiento lo que permitió que todos los conociésemos, dice Fernando Cendes. Fuimos aprendiendo a hablar un mismo lenguaje. Es un proyecto que ya nace maduro. El programa fue idealizado para durar cuatro años. Pero la idea es que, al final de ese período, se desdoble en diversos proyectos sobre la dinámica cerebral que se beneficien de la experiencia y de la infraestructura desarrolladas para el programa CInAPCe.

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