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Nueva herramienta informática para el avance de la neurociencia

Investigadores de la UPM y del CSIC han desarrollado ESPINA, un sistema que permite profundizar en el estudio de la estructura del cerebro


Una investigación de la UPM y del CSIC, enmarcada en el proyecto Cajal Blue Brain, ha permitido desarrollar ESPINA, una aplicación informática de libre distribución que permite extraer nueva información acerca de la estructura del cerebro. Gracias a esta herramienta, que proporciona imágenes tridimensionales obtenidas con un microscopio electrónico, los especialistas pueden analizar semi-automáticamente de forma cuantitativa las diferentes estructuras presentes en imágenes digitales de tejido cerebral. En estos momentos no existe ninguna aplicación informática de similares características. Gracias a ESPINA, los expertos han conseguido acelerar el análisis de los datos disponibles con las nuevas tecnologías de captura de información existentes en la actualidad.




Esquema con los principales elementos en una sinapsis modelo. La sinapsis permite a las células nerviosas comunicarse con otras. Fuente: Wikimedia Commons.
Esquema con los principales elementos en una sinapsis modelo. La sinapsis permite a las células nerviosas comunicarse con otras. Fuente: Wikimedia Commons.
Como resultado de una investigación realizada en el ámbito del proyecto Cajal Blue Brain, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (CeSViMa, Facultad de Informática, CTB) y del CSIC (Laboratorio Cajal de Circuitos Corticales) han desarrollado ESPINA, una aplicación informática de libre distribución que permite extraer nueva información acerca de la estructura del cerebro.

En concreto, a partir de imágenes tridimensionales obtenidas con un microscopio electrónico, con ESPINA el experto puede analizar semi-automáticamente de forma cuantitativa las diferentes estructuras presentes en imágenes digitales de tejido cerebral, como por ejemplo las sinapsis, mitocondrias, vesículas, axones, dendritas, etcétera, informa la UPM en un comunicado.

La investigación se ha centrado en el conteo de las sinapsis en diferentes capas de la corteza cerebral. El análisis de los resultados obtenidos permitirá establecer nuevas hipótesis acerca de la organización de las conexiones neuronales.

Fuente: UPM.
Fuente: UPM.
El estudio se está aplicando a diferentes especies, entre ellas, el ser humano.

Algunos de los resultados de las investigaciones realizadas se han publicado ya en revistas científicas, como el International Journal on Artificial Intelligence Tools o Frontiers in Neuroanatomy, y se han dado a conocer en diversos congresos internacionales.

Exploración tridimensional de los tejidos

Las principales funcionalidades de la herramienta ESPINA abarcan desde la exploración tridimensional de los tejidos digitalizados, pasando por la segmentación de las estructuras de interés para los expertos neurocientíficos, hasta la reconstrucción tridimensional de las estructuras cerebrales segmentadas o la extracción de nuevos parámetros para caracterizar cada una de las estructuras segmentadas así como poblaciones de las mismas.

ESPINA se ha desarrollado en el lenguaje de programación Python y se ha diseñado utilizando herramientas de libre distribución como, por ejemplo, Qt para el desarrollo del interfaz gráfico, VTK para la visualización tridimensional de los datos o ITK para el procesamiento de las imágenes, lo cual ha permitido asimismo distribuirla libremente.

ESPINA es una herramienta multiplataforma, que está en explotación tanto en computadores con sistema operativo Linux como Windows.

En estos momentos no existe ninguna aplicación informática de similares características, tanto por la naturaleza singular de los datos que es capaz de procesar como por la funcionalidad programada. Gracias a ESPINA los expertos han conseguido acelerar el análisis de los datos disponibles con las nuevas tecnologías de captura de información existentes en la actualidad.


Redacción
Martes, 8 de Noviembre 2011
Artículo leído 4992 veces



Nota

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1.Publicado por Chris el 08/11/2011 11:48
http://bb12.cesvima.upm.es/espina/

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