Brain Knowledge Platform, la revolucionaria herramienta de IA que transformará la investigación en neurociencia

13 nov

Una nueva plataforma global promete derribar décadas de fragmentación en el estudio del cerebro. La inteligencia artificial entra en la neurociencia para unificar mapas, compararlos al instante y acelerar la investigación básica y el descubrimiento de tratamientos para los trastornos neurológicos.

Por Enrique Coperías

Distintas poblaciones de células en el cerebro del ratón, cada una identificada con gran precisión mediante las nuevas herramientas genéticas desarrolladas por el Allen Institute. Crédito: Allen Institute.

A comienzos de los años noventa, Estados Unidos proclamó los diez años siguientes como la Década del Cerebro, una iniciativa federal destinada a impulsar la investigación neurológica y acercar a la sociedad los avances científicos en torno al órgano más complejo del cuerpo humano.

Aquel programa, diseñado para estimular la financiación, coordinar esfuerzos y acelerar nuevas técnicas de imagen y de análisis, marcó un antes y un después: ayudó a sentar las bases de la neurociencia moderna, consolidó la resonancia magnética funcional, impulsó la genética aplicada al cerebro y abrió el camino a proyectos globales posteriores como el proyecto Genoma Humano o la BRAIN Initiative.

Tres décadas después, el espíritu de aquella apuesta vuelve a resonar con fuerza en el lanzamiento de una herramienta que aspira a transformar, otra vez, la forma en que estudiamos el cerebro humano, la máquina más compleja del universo.

Una torre de Babel neurocientífica

Durante décadas, la investigación en neurociencia ha avanzado con una limitación estructural: los laboratorios repartidos por todo el mundo no hablaban el mismo idioma científico. Cada equipo clasificaba las células cerebrales según métodos propios, utilizaba tecnologías distintas y generaba datos imposibles de comparar.

Esa fragmentación, uno de los grandes obstáculos para comprender el cerebro humano, empieza a superarse gracias a una herramienta diseñada para unificar el conocimiento global: la Brain Knowledge Platform (BKP), una plataforma de datos abierta que reúne información estandarizada de más de 34 millones de células del cerebro.

El proyecto, impulsado por el Allen Institute, ha sido desarrollado junto a líderes tecnológicos como Amazon Web Services (AWS) —responsable de la infraestructura en la nube— y Google, que ha aportado modelos avanzados de inteligencia artificial aplicada a la biomedicina. La ambición es equiparable al salto que supuso el Proyecto Genoma Humano para la genética: crear un sistema común que permita descifrar, comparar y mapear la complejidad celular del cerebro.

🗣️ «El campo [de la Neurociencia] ha sufrido durante mucho tiempo la fragmentación: laboratorios trabajando con especies distintas, modalidades distintas, etiquetando los tipos celulares de formas incompatibles y generando conjuntos de datos imposibles de alinear —explica Shoaib Mufti, director sénior de datos y tecnología del Allen Institute, en un comunicado de este centro de investigaciones en Seattle. Y añade—: Lo emocionante de la Brain Knowledge Platform es que une datasets multimodales de alta resolución, incluida la transcriptómica unicelular y espacial, en un entorno abierto y navegable».

La iniciativa forma parte del impulso internacional de la BRAIN Initiative, de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses (NIH), creada para acelerar el desarrollo de neurotecnologías innovadoras y mejorar el entendimiento mecanístico del cerebro humano, esto es, pasar de observar qué pasa en nuestra sesera a comprender los procesos celulares y moleculares que lo causan.

Resolver el problema del lenguaje en neurociencia

La falta de un vocabulario común en neurociencia ha sido un freno histórico para su avance. Una misma célula podía recibir distintos nombres en función del laboratorio, la especie o la técnica utilizada. El resultado: un ecosistema científico con definiciones inconsistentes y barreras que ralentizaban la colaboración internacional.

En este sentido, la Brain Knowledge Platform actúa como un traductor universal para los tipos celulares del cerebro, unificando definiciones y creando un mapa celular de referencia que se puede consultar y que se actualiza de forma continua.

🗣️ «La Brain Knowledge Platform es un recurso abierto y transformador, que otorga a la neurociencia un lenguaje común para los tipos celulares, como el proyecto Genoma Humano lo hizo para los genes», señala Joseph R. Ecker, investigador del Salk Institute y del Howard Hughes Medical Institute.

*El instituto Allen presentó el primer atlas del cerebro deñ ratón en 2007. Cortesía: Chon, U., Vanselow, D.J., Cheng, K.C. et al.*

IA para detectar patrones invisibles a simple vista

La inteligencia artificial (IA) incorporada en la plataforma permite identificar patrones, relaciones y comportamientos celulares que escaparían al análisis humano. Un investigador que estudie un tipo de célula implicada en el párkinson puede observar cómo se comporta esa misma célula en cerebros sanos, en pacientes con alzhéimer u otras enfermedades neurodegenerativas.

La IA revela conexiones moleculares, similitudes y diferencias que pueden guiar hacia nuevas dianas terapéuticas.

Además, la plataforma integra un catálogo de herramientas genéticas, lo que hace posible que cualquier investigador obtenga de inmediato los recursos necesarios para experimentar con el tipo celular que le interese. Se reduce así el tiempo entre la hipótesis y la acción, y se acelera el ciclo de descubrimiento.

Del descubrimiento científico a tratamientos médicos

La Brain Knowledge Platform no solo organiza datos, sino que conecta directamente la investigación básica con el desarrollo de tratamientos clínicos. Al combinar datos de cerebros sanos y enfermos, permite visualizar qué tipos celulares se alteran en enfermedades como el alzhéimer, el párkinson o la ELA, y cómo varían sus funciones.

También incorpora un asistente de búsqueda con IA generativa, que permite formular consultas en lenguaje natural para encontrar moléculas, interacciones o características celulares.

Esto hace accesibles datos masivos incluso para equipos sin experiencia en análisis computacional, ampliando el alcance de la neurociencia.

Acelerar la colaboración entre neurocientíficos

El Allen Institute lleva casi dos décadas generando mapas del cerebro de referencia. Su primer atlas del cerebro del ratón, publicado en 2007, se convirtió en un estándar para la comunidad científica. La nueva plataforma es una evolución natural: una infraestructura diseñada para integrar conocimientos, compartir resultados y eliminar duplicidades.

«Llevamos creando y compartiendo mapas cerebrales desde nuestro primer atlas de ratón en 2007 —recuerda Hongkui Zeng, vicepresidenta ejecutiva y directora de Neurociencia del Allen Institute. Y concluye—: La Brain Knowledge Platform mejora esos mapas con la comprensión novedosa de los tipos celulares que venimos desarrollando con la BRAIN Initiative. Como la topografía de Google Maps, la información sobre tipos celulares añade capas esenciales que ayudan a diseñar mejores experimentos y a obtener nuevos conocimientos».

El objetivo final es claro: evitar que los científicos repitan trabajos ya realizados y permitir que cada avance se apoye inmediatamente en el conocimiento acumulado. Si la plataforma cumple su promesa, podría acelerar la comprensión del cerebro como un sistema integrado, reducir los tiempos de investigación y abrir nuevas vías para tratamientos de enfermedades neurológicas hoy incurables. ▪️