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Un algoritmo predice el alzheimer con una precisión cercana al 100%

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  • El método utilizado consistió en analizar imágenes de resonancia magnética funcional obtenidas de 138 personas

Investigadores de las universidades de Kaunas, en Lituania, han desarrollado un nuevo método basado en el aprendizaje profundo que puede predecir la posible aparición de la enfermedad de Alzheimer, a partir de imágenes cerebrales con una precisión de más del 99 por ciento. El método utilizado consistió en analizar imágenes de resonancia magnética funcional obtenidas de 138 personas.

Según la Organización Mundial de la Salud, la enfermedad de Alzheimer es la causa más frecuente de demencia. En todo el mundo, hay aproximadamente 24 millones de personas afectadas y se espera que este número se duplique cada 20 años. Debido al envejecimiento de la sociedad, en los próximos años, esta enfermedad se convertirá en una costosa carga para la salud pública.

“Los profesionales médicos de todo el mundo están intentando crear conciencia sobre la necesidad de un diagnóstico temprano de Alzheimer, lo que brinda a los afectados una mejor oportunidad de beneficiarse del tratamiento”, dice Rytis Maskeliūnas, investigador del Departamento de Ingeniería Multimedia de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU).

Signos de la enfermedad de Alzheimer

Uno de los primeros signos de la enfermedad de Alzheimer es el deterioro cognitivo leve (DCL). Según la investigación anterior, la resonancia magnética funcional (fMRI) se puede utilizar para identificar las regiones del cerebro que pueden estar asociadas con la aparición de la enfermedad de Alzheimer, según Maskeliūnas. Las primeras etapas de DCL a menudo casi no tienen síntomas claros, pero en bastantes casos pueden detectarse mediante neuroimágenes.

Sin embargo, aunque teóricamente es posible, el análisis manual de imágenes de resonancia magnética funcional, que intenta identificar los cambios asociados con la enfermedad de Alzheimer, no solo requiere un conocimientos específicos, sino que también requiere mucho tiempo. La aplicación del aprendizaje profundo y otros métodos de inteligencia artificial puede acelerar esto, por un margen de tiempo significativo. Encontrar las características del DCL no significa, necesariamente, la presencia de una enfermedad, ya que también puede ser un síntoma de otras enfermedades relacionadas, pero es un indicador y una ayuda para orientar al profesional médico.

Procesamiento de imágenes mecánicamente

“El procesamiento de señales modernas permite delegar el procesamiento de imágenes a la máquina, que puede completarlo con la suficiente rapidez y precisión. Por supuesto, no nos atrevemos a sugerir que un profesional médico deba confiar en un algoritmo al cien por cien. Una máquina es un robot capaz de realizar tareas más tediosa de clasificar los datos y buscar características. En este escenario, después de que el algoritmo informático selecciona los casos potencialmente afectados, el especialista puede analizarlos más de cerca y, al final, todos se benefician ya que el diagnóstico y el tratamiento llegan al paciente mucho más rápido”, dice Maskeliūnas, quien supervisó el trabajo del equipo. en el modelo.

El modelo basado en el aprendizaje profundo se desarrolló como una fructífera colaboración de los principales investigadores lituanos en el sector de la inteligencia artificial, utilizando una modificación de ResNet 18 bien afinado (red neuronal residual) para clasificar las imágenes de resonancia magnética funcional obtenidas de 138 sujetos. Las imágenes se clasificaron en seis categorías diferentes: desde saludables hasta el espectro del deterioro cognitivo leve (DCL) hasta la enfermedad de Alzheimer. En total, se seleccionaron 51,443 y 27,310 imágenes del conjunto de datos de resonancia magnética funcional de la Iniciativa de neuroimagen de la enfermedad de Alzheimer para entrenamiento y validación.

Medicina más accesible y barata

Las tecnologías pueden hacer que la Medicina sea más accesible y barata. Aunque nunca reemplazarán al profesional médico, las tecnologías pueden alentar la búsqueda de diagnóstico y ayuda oportunos.

El modelo pudo encontrar de manera efectiva las características de MCI en el conjunto de datos dado, logrando la mejor precisión de clasificación del 99,99 por ciento, 99,95 por ciento y 99,95 por ciento para MCI temprano frente a AD, MCI tardío frente a AD y MCI frente a MCI temprano, respectivamente.

“Aunque este no fue el primer intento de diagnosticar la aparición temprana de la enfermedad de Alzheimer a partir de datos similares, nuestro principal avance es la precisión del algoritmo. Obviamente, cifras tan altas no son indicadores de un rendimiento real en la vida real, pero estamos trabajando con instituciones médicas para obtener más datos ”, dice Maskeliūnas.

El algoritmo analiza los grupos vulnerables

Según él, el algoritmo podría convertirse en un software, que analizaría los datos recopilados de los grupos vulnerables (mayores de 65 años, con antecedentes de lesión cerebral, hipertensión arterial, etc.) y notificaría al personal médico sobre las anomalías relacionadas con la aparición temprana de la enfermedad de Alzheimer. “Necesitamos aprovechar al máximo los datos”, dice Maskeliūnas, “por eso nuestro grupo de investigación se centra en el principio europeo de ciencia abierta, para que cualquiera pueda utilizar nuestro conocimiento y desarrollarlo aún más. Creo que este principio contribuye en gran medida al avance de la sociedad”.

Maskeliūnas, el investigador principal, cuya área principal se centra en la aplicación de métodos modernos de inteligencia artificial en el procesamiento de señales e interfaces multimodales, dice que el modelo descrito anteriormente se puede integrar en un sistema más complejo, analizando varios parámetros diferentes, por ejemplo, también monitorea el seguimiento de los movimientos oculares, la lectura de rostros, el análisis de voz, etc. Dicha tecnología podría usarse para autocomprobación y alerta para buscar asesoramiento profesional si algo es motivo de preocupación.

(Fuente: redaccionmedica)

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Logran que mujer ciega perciba formas sencillas y letras con un implante cerebral

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Bernardeta Gómez, de 57 años, quedó ciega por una septicemia hace 16 años

Desde hace décadas, la ciencia ha trabajado en formas de recuperar la visión de personas que, de nacimiento o por algún accidente, padecían ceguera. Uno de estos casos de éxito es el de Bernardeta Gómez, de 57 años, profesora en un instituto de Valencia. Hace 16 años, una septicemia la dejó ciega. Ahora, con la ayuda de un implante cerebral, puede distinguir formas simples y letras.

El aparato ha sido desarrollado por el grupo de Neuroingeniería Biomédica de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche. Consta de dos partes, una implantada en el cerebro, y otra sección externa. Un sistema que se usa por primera vez en una persona invidente.

Unas gafas y un chip

Fuera está la retina artificial, situada dentro de unas gafas convencionales. Capta el campo visual situado enfrente de la persona y lo transforma en impulsos eléctricos que, en una persona sin problemas de vista, el cerebro “transforma” en imágenes. Pero alguien con ceguera necesita una ayuda extra. De esto se encarga la diminuta placa, colocada en la corteza cerebral, diseñada por estos científicos.

Solo tiene 4 milímetros de lado, con un centenar de micro electrodos de 1,5 milímetros de longitud, que inducen la parte del cerebro encargada de la visión, enviando señales eléctricas. “Gracias a ello, la persona implantada ha sido capaz de reconocer diversos patrones complejos de estimulación y percibir con precisión formas y letras”, explica el director del estudio, Eduardo Fernández.

Además, se produce un proceso de aprendizaje con el tiempo, de manera que, con el entrenamiento adecuado, cada vez es más fácil reconocer distintos patrones. Durante en el experimento, que se extendió unos seis meses, los investigadores crearon varios videojuegos, para desafiar cada vez más al cerebro de Bernardeta. Por ejemplo, una variación del clásico ‘comecocos’ o un juego basado en la popular serie de televisión Los Simpson.

Además de la efectividad del dispositivo, el estudio avala su seguridad: no afecta a la función de la corteza cerebral ni a la de las neuronas que quedan próximas al implante. Fernández añade que la cantidad de corriente eléctrica necesaria para inducir percepciones visuales “es mucho menor que la que se necesita con electrodos situados en la superficie del cerebro, lo que se traduce en una mayor seguridad”.

Mucho por hacer

En diciembre de 2020, este mismo equipo de investigadores consiguió realizar, también por primera vez, un experimento similar, al estimular el córtex visual de varios primates. En aquel caso, se utilizó un implante de más de mil electrodos, pero los simios no eran ciegos. Así, los resultados de este estudio, aunque preliminares, indican que incluso después de muchos años de ceguera completa, el cerebro humano sigue siendo capaz de procesar información visual.

Como explica el profesor Fernández, es información muy alentadora para el desarrollo de una neuroprótesis visual, que pueda apoyar a personas ciegas o con baja visión residual a mejorar su movilidad. Incluso, siendo más ambiciosos, les puede ayudar a percibir el entorno que las rodea y orientarse en él. Para muchas personas invidentes aún no existen tratamientos o dispositivos de ayuda útiles todavía.

Aunque el mismo reconoce que queda mucho por hacer y que no quiere crear falsas expectativas a personas que sueñen con recuperar su visión. Por de pronto, para que el aparato funcione debe estar conectado a unidad central eléctrica: si el paciente se desconecta, deja de ver las formas y el alfabeto. Además, transmitir y recibir las señales de forma inalámbrica podría generar otros problemas. Todavía se necesitan más datos.

Actualmente, el equipo investigador está reclutando nuevos voluntarios ciegos para participar en estos experimentos. En próximos estudios, esperan utilizar un sistema codificador de imágenes más sofisticado, capaz de estimular más electrodos simultáneamente para reproducir imágenes visuales más complejas.

(Fuente: niusdiario)

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Crean nuevos cuchillos de madera tres veces más afilados que los de acero

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Investigadores han desarrollado una forma potencialmente más sostenible de fabricar cuchillos afilados, que los tradicionales de acero o cerámica: utilizando madera endurecida.

El método, presentado en la revista Matter, hace que la madera sea 23 veces más dura, y un cuchillo hecho con el material es casi tres veces más afilado que un cuchillo de mesa de acero inoxidable.

“El cuchillo corta fácilmente un bistec medio bien cocido, con un rendimiento similar al de un cuchillo de mesa”, dice Teng Li, autor principal del estudio y científico de materiales de la Universidad de Maryland. Posteriormente, el cuchillo de madera endurecida se puede lavar y reutilizar, lo que lo convierte en una alternativa prometedora a los cuchillos de acero, cerámica y plástico desechables.

Li y su equipo también demostraron que su material se puede utilizar para producir clavos de madera tan afilados como los clavos de acero convencionales. A diferencia de los clavos de acero, los clavos de madera que desarrolló el equipo son resistentes a la oxidación. Los investigadores demostraron que estos clavos de madera podrían usarse para martillar tres tablas sin dañar el clavo. Además de los cuchillos y los clavos, Li espera que, en el futuro, el material también se pueda utilizar para fabricar pisos de madera que sean más resistentes al rayado y al desgaste.

Si bien el método de Li para producir madera endurecida es nuevo, el procesamiento de la madera en general ha existido durante siglos. Sin embargo, cuando la madera se prepara para muebles o materiales de construcción, solo se procesa con vapor y compresión, y el material rebota algo después de darle forma. “Cuando miras los materiales duros que usas en tu vida diaria, ves que muchos de ellos son materiales hechos por el hombre porque los materiales naturales no necesariamente satisfacen lo que necesitamos”, dice Li.

“La celulosa, el componente principal de la madera, tiene una relación más alta de resistencia a densidad que la mayoría de los materiales de ingeniería, como cerámica, metales y polímeros, pero nuestro uso actual de madera apenas alcanza su máximo potencial”, dice. A pesar de que se utiliza a menudo en la construcción, la resistencia de la madera es inferior a la de la celulosa. Esto se debe a que la madera está compuesta solo por un 40% -50% de celulosa, y el resto está compuesto por hemicelulosa y lignina, que actúa como aglutinante.

Li y su equipo buscaron procesar la madera de tal manera que eliminaran los componentes más débiles sin destruir el esqueleto de celulosa. “Es un proceso de dos pasos”, dice Li. “En el primer paso, deslignificamos parcialmente la madera. Por lo general, la madera es muy rígida, pero después de quitar la lignina, se vuelve blanda, flexible y algo blanda. En el segundo paso, hacemos un prensado en caliente aplicando presión y calor a la madera procesada químicamente para densificar y eliminar el agua”.

Una vez que el material se procesa y se talla en la forma deseada, se recubre con aceite mineral para prolongar su vida útil. La celulosa tiende a absorber agua, por lo que este recubrimiento conserva el filo del cuchillo durante el uso y cuando se lava en el fregadero o lavavajillas.

Utilizando microscopía de alta resolución, Li y su equipo examinaron la microestructura de la madera endurecida para determinar el origen de su resistencia. “La resistencia de una pieza de material es muy sensible al tamaño y la densidad de los defectos, como huecos, canales o hoyos”, dice Li. “El proceso de dos pasos que estamos utilizando para procesar la madera natural reduce o elimina significativamente los defectos en la madera natural, por lo que esos canales para transportar agua u otros nutrientes en el árbol casi se han acabado”.

Este proceso de endurecimiento de la madera tiene el potencial de ser más eficiente desde el punto de vista energético y de tener un impacto medioambiental menor que para la fabricación de otros materiales artificiales, aunque es necesario realizar un análisis más profundo para decirlo con certeza. El primer paso requiere hervir la madera a 100 grados Celsius en un baño de productos químicos, que potencialmente podrían reutilizarse de un lote a otro. A modo de comparación, el proceso utilizado para fabricar cerámica requiere calentar materiales hasta unos pocos miles de grados Celsius.

(Fuente: europapress)

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Detectan un compuesto en una planta que podría contrarrestar células cancerosas

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La Lippia alba es conocida popularmente como juanilama y es usada en el país por sus propiedades medicinales

Científicos costarricenses detectaron un compuesto en la planta Lippia alba, conocida popularmente como juanilama, que podría contrarrestar células cancerosas gracias a que debilita las células tumorales mientras que al mismo tiempo permite a las células sanas continuar multiplicándose.

Expertos en medicina, química, farmacia y productos naturales de la Universidad de Costa Rica (UCR) encontraron en la juanilama cuatro aceites esenciales, de los que uno podría resultar muy eficaz contra el cáncer.

Los hallazgos fueron publicados en la revista Journal of Essential Oil Research, en donde se puede observar que los científicos determinaron cuatro quimiotipos en la Lippia alba. Uno era rico en carvona, el segundo en piperitona, el tercero en tagetenona y el cuarto en citral.

La investigadora Natalia Ortiz explicó en entrevista con Efe que el equipo científico tomó las hojas de la planta la procesaron y detectaron que el geraniol fue uno de los más abundantes en el aceite de la juanilama, rico en citral y que muy posiblemente hacía frente a las células tumorales.

“Cuando revisamos, el componente que más interesó fue el geraniol porque mostró que en uno de los aceites (citral) ocupaba el 20 %. Esto significa que era uno de los más abundantes y además hay evidencia donde se ha asociado al geraniol con su efecto antitumoral”, manifestó Ortiz.

La médico indicó que en los ensayos de laboratorio pudieron observar que el geraniol estaba funcionando “muy bien” contra las células cancerosas de mama y estómago. Por lo cual, continuaron indagando más con este último.

“Lo que estamos haciendo es un aporte, en el caso de cáncer gástrico la mortalidad es muy alta, porque casi siempre se diagnostica en metástasis y la probabilidad de que una persona viva es muy bajo, además no hay opciones terapéuticas entonces nuestra idea es mostrar este aporte de que el geraniol puede ser una sustancia que puede ayudar”, dijo Ortiz.

La Lippia alba

La Lippia alba es conocida popularmente como juanilama y es usada en el país por sus propiedades medicinales. Hay distintos estudios realizados en España y en Costa Rica sobre sus beneficios para casos de colitis y gastritis.

La planta se extiende desde el sur de Estados Unidos hasta el Cono Sur de América. Sin embargo no tiene las mismas propiedades porque va a depender del clima y condiciones geográficas y geoquímicas.

“La misma planta en Costa Rica no necesariamente tiene los mismos componentes en otro país porque depende de la tierra, el clima, los minerales, la estación y todas estas son variables que uno toma en consideración. El artículo nuestro habla de cuatro extractos distintos en Talamanca (norte) y San Pedro (centro) y por eso la importancia de identificar los compuestos”, destacó Ortiz.

La experta añadió que la investigación es valiosa ya que se trata de una sustancia pura extraída del aceite esencial de la Lippia alba, lo que permitirá un aporte más real y continuar con estudios a profundidad sobre los mecanismos de acción celular, para así determinar sus posibles implicaciones para un fin medicinal.

Datos de la Universidad de Costa Rica revelan que en la actualidad, solo cerca del 10 % de la biodiversidad vegetal se ha caracterizado con base en sus propiedades químicas y farmacológicas, aun cuando varios de los tratamientos contra el cáncer se basan en compuestos de productos naturales o en sus imitaciones.

Por lo tanto, el estudio del equipo científico genera una contribución para encontrar nuevos fármacos a partir de plantas, que desde ya se muestran importantes en el tratamiento de distintas enfermedades.

Según el Observatorio Global de Cáncer, en el país el cáncer gástrico y de mama, cada año en promedio, cobran la vida de 779 y 561 costarricenses respectivamente.

(Fuente: EFE)

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