Investigadores del Conicet visualizan con IA un receptor clave en enfermedades neurológicas
Investigadores del Conicet descubrió por primera vez con IA el comportamiento de un receptor neuronal. El hallazgo abre vías para diagnosticar enfermedades.
Un equipo del CONICET logró visualizar con IA por primera vez a un neurorreceptor implicado en enfermedades neurológicas. Foto: Freepik
Un grupo de investigadores del Conicet consiguió observar con ayuda de inteligencia artificial (IA), y por primera vez de manera directa, un receptor neuronal que juega un papel clave en diversas enfermedades neurológicas. Esta herramienta, además de su valor científico, podría en el futuro convertirse en una vía de diagnóstico para patologías complejas.
El trabajo fue encabezado por Francisco Barrantes, referente del Instituto de Investigaciones Biomédicas (BIOMED), quien logró capturar la interacción de una proteína de membrana con el colesterol, lípido fundamental para la vida celular.
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Se trata de un proceso que suele alterarse en afecciones como la miastenia gravis o el Alzheimer. Los resultados, publicados en Nature Communications, fueron posibles gracias a la combinación de la microscopía de superresolución más sofisticada de la actualidad, MINFLUX, y técnicas avanzadas de análisis con IA.
Análisis con IA
“Los receptores de neurotransmisores son esenciales para la comunicación entre neuronas y cualquier alteración repercute en la salud del sistema nervioso”, señaló Barrantes. “Nosotros logramos, por primera vez, verlos en acción dentro de una célula viva, interactuando con colesterol”. Su laboratorio se dedica al estudio del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR), cuya alteración está asociada a trastornos neurológicos y neuromusculares.
El equipo trabaja desde 2008 con un microscopio STORM, desarrollado con la colaboración del Nobel Stefan Hell, que permite observar células en condiciones naturales a una escala nanoscópica. Esta tecnología supera los límites de la óptica clásica y evita daños en el material biológico, lo que antes era inevitable al utilizar electrones o rayos X.
Interpretación con exactitud
La innovación se potenció al sumar inteligencia artificial. “Mediante IA conseguimos perfeccionar las imágenes y, a través de simulaciones y otros métodos, interpretarlas con mayor exactitud”, explicó Barrantes. Junto con los especialistas en Ciencias de la Computación Lucas Saavedra y Héctor Buena-Maizón, aplicaron algoritmos de aprendizaje profundo para analizar la movilidad del receptor nAChR y del colesterol.
Saavedra detalló que recurrieron a redes neuronales orientadas a grafos para medir la formación de nanoagregados moleculares de manera automática y a modelos de convolución temporal (WadTCN) para trazar las trayectorias de las moléculas. Este último método superó a los análisis tradicionales y permitió distinguir movimientos anómalos de los receptores y segmentar sus distintos estados.
El impacto de estos hallazgos es amplio. “Detectar que ciertos receptores forman cúmulos anormales nos permite vincularlo con el inicio de enfermedades autoinmunes como la miastenia gravis”, explicó Barrantes. Esta patología destruye los receptores de acetilcolina, impidiendo la transmisión nerviosa hacia los músculos, y en fases avanzadas puede llegar a ser mortal al comprometer la función respiratoria.
El grupo también estudia cómo estas técnicas pueden aplicarse al Alzheimer y otros trastornos neurológicos que implican acumulación de receptores en la sinapsis. Para Barrantes, la conclusión es clara: “La inteligencia artificial llegó para quedarse. Su aporte es fundamental, desde el diagnóstico por imágenes en pacientes hasta la interpretación de fenómenos moleculares que hasta hace poco resultaban inaccesibles”.
