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Métodos computacionales
Emplean una red de neuronas artificiales para estudiar el autismo
/Científicos de la UNL y Conicet, de Santa Fe y de Bariloche, usaron
esta herramienta para simular procesos que ocurrirían en personas con
esa condición y combinar puntos de vista fisiológicos y perceptuales. /
Mediante el empleo de un modelo computacional que imita
el funcionamiento de la corteza cerebral a partir de estímulos
visuales, investigadores de la UNL y Conicet identificaron una
relación entre procesos fisiológicos y perceptuales que tendrían lugar
en los trastornos del espectro autista (TEA).
“Entender mejor la relación entre la fisiología del cerebro y la
percepción o el comportamiento es central para diseñar nuevas
terapias, aunque todavía queda un largo camino por recorrer para
llegar a esa instancia”, indicó Rodrigo Echeveste, doctorado en
Ciencias Naturales en Alemania e investigador del Conicet y la UNL en
el Instituto de Investigación en Señales, Sistemas e Inteligencia
Computacional, “sinc(i)”, instituto de doble dependencia UNL-Conicet
con sede en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas de la UNL.
Hace unos años, Elizabeth Pellicano, de la Universidad Macquarie, en
Australia, y David Burr, de la Universidad de Florencia, en Italia,
propusieron que el pesaje o “balance” de la información sensorial del
mundo exterior con la información previa, y la forma de representarse
probabilidades tanto sobre el mundo exterior como sobre las propias
expectativas, se produce de una forma menos conveniente en personas
con autismo. Por ejemplo, la percepción sensorial se intensifica y las
expectativas se atenúan.
Tal como describe la revista científica “Network Neuroscience”[1],
Echeveste y colegas se propusieron tratar de entender por qué ese
pesaje en personas con TEA es diferente.
“Para responder a esta pregunta analizamos observaciones acerca de la
fisiología del autismo”, señala el investigador santafesino con un
posdoctorado en el Laboratorio de Inteligencia Computacional y
Biológica (CBL) de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, a la
Agencia CyTA-Leloir.
MODELO COMPUTACIONAL
En el flamante estudio se usó como banco de pruebas un
modelo computacional que había sido desarrollado por Echeveste junto
con investigadores de la Universidad de Cambridge durante su estadía
en esa institución.
“Este modelo es una red neuronal que había sido entrenada utilizando
técnicas de inteligencia artificial para procesar estímulos visuales,
y que imita el comportamiento de nuestra corteza visual primaria.
Cuando uno mide cómo se comportan estas neuronas artificiales mientras
la red ‘mira’ algo, vemos una dinámica en las respuestas de las
neuronas que son muy similares a las de nuestra corteza cerebral”,
explicó Echeveste.
El óptimo funcionamiento de nuestro cerebro requiere de un balance muy
delicado entre neuronas excitatorias que, cuando se activan, ayudan a
encender a otras neuronas, y de otras inhibitorias que, cuando se
encienden, tienden a hacer apagar a las demás, explica.
“Concretamente, nos preguntábamos si las diferencias perceptuales
(entre personas con y sin autismo) en términos del pesaje de
información podrían explicarse a partir de diferencias en los
mecanismos de inhibición y, para ello, utilizamos un modelo
computacional que simulase el funcionamiento neurológico y
fisiológico”, puntualizó Echeveste.
Al debilitar la inhibición en la red neuronal artificial, comenzaban a
pesar menos las expectativas previas y más la percepción de los
estímulos. “Por lo tanto, al menos en nuestro modelo, estas dos
visiones sobre el autismo constituirían dos caras de la misma moneda”,
indicó el investigador.
En los últimos años se observa una explosión en la neurociencia del
uso técnicas de punta provenientes del campo de la inteligencia
artificial para desarrollar modelos computacionales que permitan
entender mejor el funcionamiento del cerebro. “La mayoría de los
modelos representan el normal funcionamiento del cerebro. Con este
trabajo mostramos que este enfoque también es muy útil para entender
el procesamiento sensorial en, por ejemplo, personas con autismo”,
indicó Echeveste.
Y agregó: “En un ida y vuelta con la neurociencia experimental, estos
modelos, cada vez más detallados y complejos, permiten testear
hipótesis y generar predicciones que guíen el trabajo futuro, ayudando
a enfocar esfuerzos experimentales, que suelen ser difíciles o
costosos de realizar”.
Del trabajo también participaron Diego Milone y Enzo Ferrante, también
investigadores del Conicet y la UNL en el sinc(i), e Inés Samengo,
también del Conicet en el Instituto Balseiro y el Departamento de
Física Médica del Centro Atómico Bariloche.
Fuente: Agencia CyTA-Leloir
Descargar fotos:
https://www.unl.edu.ar/noticias/news/download/71877
Los autores del estudio: Rodrigo Echeveste, Enzo Ferrante y Diego
Milone, del Conicet y la UNL en el sinc(i), e Inés Samengo, también
del Conicet, en el Instituto Balseiro y el Centro Atómico Bariloche.
https://www.unl.edu.ar/noticias/news/download/71876
El estudio se propuso tender un puente (imagen el puente colgante de
Santa Fe) entre la percepción (izq.) y la fisiología (der.) para
arrojar luz sobre los trastornos del espectro autista (TEA).
Crédito: Agencia CyTA- Leloir
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