Desarrollan nuevo modelo computacional para el estudio del dolor
El profesor Erick Argüello diseñó un modelo que intenta reproducir parte de la red neuronal situada en el asta dorsal de la médula espinal. La investigación realizada para su tesis doctoral constituye uno de los pocos estudios que en el mundo se han desarrollado recientemente en este campo
Elsa Pilato / Departamento de Información y Medios USB.-
Un nuevo modelo computacional para el estudio del dolor fue desarrollado en la Universidad Simón Bolívar por el profesor Erick Argüello, quien realizó la investigación para su tesis doctoral en Ingeniería, y constituye una importante contribución por tratarse de uno de los pocos estudios en el mundo que se han realizado recientemente en este campo.
Argüello, egresado de la USB como ingeniero electrónico en 2000, explicó que desde que comenzó a cursar sus estudios de postgrado se interesó en analizar el fenómeno del dolor desde una perspectiva computacional. “El dolor tiene múltiples dimensiones que requieren un abordaje multidisciplinario, incluyendo los enfoques matemático e ingenieril”.
En su tesis doctoral, defendida a finales del año pasado y que obtuvo mención sobresaliente, Argüello diseñó un modelo que intenta reproducir parte de la red neuronal situada en el asta dorsal de la médula espinal, región donde se procesa la información sensorial proveniente de diversas partes del cuerpo, y que luego es enviada al cerebro, donde ocurre el proceso de percepción propiamente dicho.
En circunstancias normales, señaló el investigador para contextualizar su trabajo, el dolor denominado nociceptivo (que se produce como consecuencia de un estímulo que provoca daño o lesión) cumple una función protectora, crea una alarma ante la percepción de riesgo: por ejemplo, ante el contacto con una superficie muy caliente, la persona aparta la mano. Por otro lado, está el dolor patológico (neuropático) producto de lesiones que afectan al sistema nervioso central o periférico.
Asimismo, de acuerdo con la teoría de la puerta de control, elaborada en 1965 por los científicos Ronald Melzack y Patrick Wall, la médula espinal actúa para aumentar o reducir el flujo de los impulsos nerviosos generados por estímulos lesivos, y de esta forma modular la sensación de dolor. “La activación de las fibras nerviosas del tipo A-Beta puede inhibir el paso de los impulsos dolorosos hacia el cerebro. El problema se presenta cuando este mecanismo de inhibición falla como resultado de lesiones en el sistema nervioso”.
La pérdida de este control inhibitorio puede conducir a percepciones anormales del dolor como la alodinia mecánica, que es la respuesta dolorosa a estímulos mecánicos o térmicos que en circunstancias normales serían indoloros; o la hiperalgesia, el aumento de la sensibilidad al dolor. “Para ilustrar cómo sería ese proceso, se proporciona un herramienta ingenieril”.
Utilizando información reportada por otros autores, Argüello unió estos fragmentos para reconstruir parte de la red neuronal del asta dorsal. Esta reproducción permite identificar los componentes inhibitorios, qué función cumplen y qué ocurre cuando éstos dejan de hacer su tarea.
A diferencia de otros modelos existentes que solo reproducen el dolor nociceptivo, el modelo creado por Argüello reproduce varias manifestaciones de dolor patológico (por ejemplo, alodinia). “Al disminuir la acción que ejerce cada neurona inhibitoria en el modelo, se obtiene una manifestación específica, que se puede comparar con un resultado experimental”.
Para simular el comportamiento de cada uno de los elementos de esta red, Argüello desarrolló un modelo neuronal propio, denominado Neuroide, el cual también se ha implementado para la comprensión del funcionamiento de otros sistemas sensoriales, como la retina de los mamíferos. “La retina es parte del sistema nervioso central y su red neuronal y patrones de conectividad están bien caracterizados”, indicó el investigador, quien labora desde 2008 en el Laboratorio C (Electrónica) de la USB. “Tales implementaciones destacan la importancia de un preprocesamiento de la información sensorial que ocurre antes de que ésta llegue al cerebro”.
Cinco artículos
De la investigación se derivaron cinco artículos publicados en actas de congresos internacionales y revistas arbitradas, entre ellos un artículo de revisión sobre el modelaje computacional del dolor (“Computational modeling of peripheral pain: a commentary”, 2015) disponible en la Biomedical Engineering OnLine, y el titulado “New Trends in Computational Modeling: A Neuroid-based Retina Model”, presentado en sesión oral durante el 35to Congreso anual de la Sociedad de Ingeniería en Medicina y Biología de la IEEE (IEEE-EMBS 2013), llevado a cabo en Osaka – Japón, y que fue seleccionado como finalista geográfico y representante de la región de América Latina en la Competencia Estudiantil de Artículos de la IEEE-EMBS 2013.
Foto: Alfredo Terán
