El Marine Biological Laboratory (MBL) en Woods Hole, Massachusetts, se dedica a estudiar los mecanismos moleculares de la función de la memoria humana. Esta investigación es liderada por Andre Fenton, profesor de neurociencia en la Universidad de Nueva York, y Abhishek Kumar, profesor asistente de biología celular y regenerativa en la Universidad de Wisconsin-Madison.
La investigación se centra en la memoria a largo plazo, un aspecto crucial del funcionamiento cerebral. Fenton afirma que su trabajo busca entender cómo operan las mentes y cómo la memoria no es solo un rastro del pasado, sino una estimación del futuro que el cerebro puede prever.
Para facilitar su proyecto, los investigadores han incorporado GPU NVIDIA RTX y estaciones de trabajo HP Z para visualizar grandes conjuntos de datos. Además, han integrado herramientas de inteligencia artificial personalizadas y syGlass, una plataforma de realidad virtual para la exploración científica.
Un Bosque Neural Revelado
La memoria está vinculada al hipocampo, una estructura en forma de C que es el foco principal del grupo de investigación del MBL. Fenton describe las células del hipocampo como un bosque, donde miles de millones de neuronas se asemejan a pequeños troncos de árboles, y las líneas que salen de ellos parecen hojas.
El equipo investiga una pequeña parte de estas “hojas”, que representan marcadores proteicos. Esta tarea es extremadamente tediosa, ya que cada marcador mide aproximadamente un micrómetro. Los investigadores deben buscar entre las células cerebrales para encontrar los marcadores correctos, que constituyen solo alrededor del 1% de todos los marcadores proteicos en el hipocampo.
El objetivo es simplificar el proceso de estudio de estas proteínas y lo que su estructura puede revelar sobre la codificación de la memoria. La recopilación y análisis de datos volumétricos en 3D sobre los marcadores proteicos han sido un desafío hasta que se introdujeron las tecnologías de NVIDIA y HP en el flujo de trabajo.
Comprender la Memoria para Prevenir Enfermedades Neurológicas
El objetivo final del equipo es descubrir la función de la memoria a nivel molecular, lo que podría impulsar la investigación sobre las causas de enfermedades cerebrales relacionadas con la neurocognición, como Alzheimer y demencia. Fenton señala que la memoria está intrínsecamente relacionada con la salud mental, ya que casi todas las disfunciones mentales dependen de lo que el cerebro almacena, incluyendo creencias y ansiedades.
Los investigadores están explorando cómo la memoria se ve afectada cuando las proteínas se distribuyen incorrectamente en el hipocampo. Además, analizan la correlación entre la estructura y función de las células cerebrales a través de imágenes en 3D de alta resolución, utilizando syGlass en estaciones de trabajo HP Z, que están potenciado por múltiples GPU NVIDIA RTX.
Kumar sostiene que si comprenden cómo se construye la memoria, podrán abordar problemas futuros: “Si podemos entender cómo se construye algo, entonces, si hay un problema, podremos descomponerlo y llegar al fondo del asunto”.
Facilitando la Realidad Virtual y la Exploración Estudiantil
El uso de syGlass en la estación de trabajo HP Z6, que funciona con GPU NVIDIA RTX, ha transformado el trabajo de los investigadores en una exploración científica interactiva, ideal para la participación de estudiantes de secundaria. Kumar destaca que esta tecnología les permite innovar al involucrar a tres becarios de secundaria que mostraron interés en la ciencia.
Este verano, los estudiantes fueron invitados al laboratorio para analizar proteínas de memoria utilizando visores de realidad virtual, lo que les permitió visualizar datos en 3D. Su tarea consistía en identificar y etiquetar proteínas específicas relacionadas con la memoria, un reto que implicaba buscar entre miles de millones de neuronas para encontrar solo unos pocos miles de marcadores proteicos relevantes.
Debido al éxito de este programa piloto, el equipo considera expandir las oportunidades de investigación para estudiantes de secundaria. Fenton concluye, “¿Por qué limitarlo a tres estudiantes? El próximo año, podrían ser diez en múltiples ubicaciones ayudándonos a aprender sobre cerebros mientras ellos aprenden sobre cerebros”.
Para más información sobre la investigación académica acelerada por NVIDIA.
