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Nuevas herramientas para 'mapear' el cerebro

Investigadores del Grupo de Modelado y Realidad Virtual de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) desarrollan un sistema para analizar la actividad de distintas zonas del cerebro y avanzar en el estudio de enfermedades como el alzhéimer.


FUENTE | URJC - mi+d
17/11/2016
 
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Durante décadas el estudio de la morfología y la función del cerebro se han investigado por separado. Sin embargo, en la actualidad la comprensión de las relaciones existentes entre la estructura del cerebro y sus componentes y dinámicas se ha convertido en un aspecto clave de la investigación, desde los circuitos de neuronas a escala microscópica hasta las regiones del cerebro a escala macroscópica.

Con este objetivo en mente, investigadores del Grupo de Modelado y Realidad Virtual (GMRV) de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) han realizado un exhaustivo análisis centrado en modelar y simular la actividad dentro de las estructuras neuronales, generando en dichas simulaciones enormes juegos de datos de gran complejidad que se deben analizar para avanzar en su comprensión.

Captura de pantalla de ViSimpl mostrando sus tres aplicaciones (NeuroScheme, parte superior izquierda; StackViz, parte inferior izquierda; Simpart, parte derecha). Utilizando NeuroScheme se han seleccionado diferentes capas de diferentes minicolumnas, mientras StackViz muestra las gráficas agregadas y disgregadas. Simpart renderiza la actividad de las células seleccionadas. En la figura, las tres vistas trabajan de forma coordinada mediante la aplicación de operaciones de selección, control de la reproducción y de la cámara sobre el mismo juego de datos
Captura de pantalla de ViSimpl mostrando sus tres aplicaciones (NeuroScheme, parte superior izquierda; StackViz, parte inferior izquierda; Simpart, parte derecha). Utilizando NeuroScheme se han seleccionado diferentes capas de diferentes minicolumnas, mientras StackViz muestra las gráficas agregadas y disgregadas. Simpart renderiza la actividad de las células seleccionadas. En la figura, las tres vistas trabajan de forma coordinada mediante la aplicación de operaciones de selección, control de la reproducción y de la cámara sobre el mismo juego de datos

El principal resultado de este trabajo es el desarrollo de la herramienta ViSimpl, que permite el análisis de la actividad de zonas del cerebro de forma realista y también de manera abstracta. El estudio, titulado ViSimpl: análisis visual multi-vista de datos de simulación del cerebro, ha sido publicado en la revista científica Frontiers in Neuroinformatics. "La importancia de esta investigación radica en las nuevas posibilidades que proporciona a los neurocientíficos para poder avanzar en el largo camino hacia la comprensión del funcionamiento del cerebro humano y en la lucha contra enfermedades como, entre otras, el alzhéimer", explica Óscar David Robles, investigador de la URJC y uno de los autores del artículo.

La herramienta ViSimpl está formada por un conjunto de sistemas de interacción y visualización que proporcionan una vista semántica de los datos del cerebro con el objetivo de mejorar los procedimientos de análisis existentes. Además genera imágenes a partir de un modelo basado en un sistema de partículas 3D que permite la visualización de datos de simulación junto con su información espacial y temporal, permitiendo de esta manera mejorar el proceso de extracción de conocimiento.

Por otro lado, esta herramienta aporta representaciones abstractas de las magnitudes que varían con el tiempo, como voltajes o disparos. Además, apoyándose en otra aplicación, NeuroScheme, ofrece la posibilidad realizar operaciones de selección y filtrado de los datos.

Las diferentes vistas que proporciona ViSimpl se pueden usar de forma independiente, pero también se pueden utilizar como vistas coordinadas, ejecutándolas todas en un mismo computador o haciéndolo en computadores separados, lo que también permite mejorar los procedimientos de exploración y análisis de los datos.

Esta investigación, desarrollada por el GMRV (integrado por la Universidad Rey Juan Carlos, Universidad Politécnica de Madrid y el Center for Computational Simulation de la UPM), se enmarca dentro del proyecto Human Brain Project (HBP SGA1), programa de investigación e innovación H2020 de la Unión Europea, y de los proyectos Cajal Blue Brain Project y NAVAN, ambos financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad.


Referencia bibliográfica completa: Sergio E. Galindo, Pablo Toharia, Oscar D. Robles and Luis Pastor. ViSimpl: Multi-View Analysis of Brain Simulation Data. Frontiers in Neuroinformatics. Vol. 10. ISSN: 1662-5196. Octubre 2016. DOI: 10.3389/finf.2016.00044



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