Proyecto CRONOS

EL CEREBRO CRONECTÓMICO: IDENTIFICANDO LAS HUELLAS NEUROPATOLÓGICAS DE LA DEMENCIA

El objetivo general del proyecto consiste en generar, implementar y evaluar un nuevo marco de trabajo para identificar la huella neuropatológica de la enfermedad de Alzheimer (EA) y otras causas de demencia mediante la integración de diversos análisis como la crónectomica cerebral, medida mediante señales de magnetoencefalografía (MEG) y electroencefalografía (EEG), y otros tipos de datos de carácter heterogéneo.

Este proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, Agencia Estatal de Investigación y cofinanciado con Fondos Estructurales de la Unión Europea dentro del objetivo temático "Promover el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad"

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Grupo responsable y colaboradores

GIB-UVa

El grupo responsable de este proyecto es el Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Valladolid (GIB). El GIB es un grupo multidisciplinar, formado principalmente por Ingenieros de Telecomunicación y Médicos de diferentes especialidades (neumología, neurología, neurofisiología, psiquiatría y oftalmología). Sus miembros tienen una amplia experiencia en el procesado de señales cerebrales como ayuda al diagnóstico de diferentes enfermedades neurológicas.

Jesús Poza Crespojesus.poza.crespo@uva.es
Carlos Gómez Peñac.gomez@uva.es

Hospital Río Hortega

El Hospital Universitario Río Hortega (HURH) es un centro público de la Gerencia Regional de Salud de Castilla y León. Posee un Servicio de Neurología y Neurofisiología con una amplia experiencia en el diagnóstico y tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.

VU University

La Vrije Universitetit (VU) de Ámsterdam, es una universidad caracterizada por un un alto nivel en la investigación académica, la cual fomenta la comunicación y las ideas libres y abiertas. Poseen una gran experiencia en neurociencia, con científicos pioneros a nivel mundial.

Hokuto Hospital

El Hospital de Hokuto se encuentra en la isla de Hokkaidō (Japón). Tienen una amplia experiencia investigadora orientada a mejorar la atención médica. Desde 2004, utilizan sistemas de magnetoencefalografía (MEG) tanto para la medicina clínica como para la investigación básica.

IPATIMUP

El Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (IPATIMUP) de la Universidad de Oporto fue fundado en 1989 y ha consolidado una posición de referencia internacional en investigación de enfermedades. La investigación en IPATIMUP se centra en el estudio de mecanismos biológicos de enfermedades complejas con vista al desarrollo de diagnósticos precoces, a disminuir la incidencia de la enfermedad en la población, a aumentar la eficacia del tratamiento y, consecuentemente, mejorar la calidad de vida de los pacientes.

Coma Science Group

El Coma Science Group de la Universidad de Lieja es un grupo de investigación multidisciplinar cuyo objetivo es proporcionar mayor información sobre trastornos de conciencia, incluyendo el coma, estados vegetativos o el sindrome de enclaustramiento. Este grupo se especializa en el diagnóstico, prognosis e intervenciones terapéuticas de estos pacientes.

Nuestros Objetivos

El objetivo general del proyecto consiste en diseñar, implementar y evaluar un novedoso marco de trabajo para identificar la huella neuropatológica específica de la demencia debida a la EA y otros tipos de demencia usando señales de magnetoencefalografía (MEG) y electroencefalografía (EEG) .

Objetivos específicos

Integración de los datos M/EEG - SO1

Conceptualizar, diseñar e implementar un nuevo paradigma para integrar información M/EEG a partir de métricas clásicas y de nuevos parámetros cronectómicos, que sea capaz de integrar de forma intuitiva el substrato neural.

Integración de información heterogénea - SO2

Definir y desarrollar un nuevo marco de trabajo que permita integrar de forma adaptativa información de carácter heterogéneo para obtener una huella biológica específica.

Huella neuropatológica de la EA - SO3

Identificar la huella neuropatológica de la demencia debida a la enfermedad de Alzheimer.

Huellas neuropatológicas de otros tipos de demencia - SO4

Evaluar la especificidad de las huellas neuropatológicas de otras causas de demencia.

Internacionalización de la investigación

Para lograr los ambiciosos objetivos del proyecto, consideramos esencial aunar fuerzas con investigadores de diferentes disciplinas y países. Por lo tanto, esta propuesta constituye un proyecto de Ingeniería Biomédica y Neurociencia con una clara vocación transnacional (investigadores de España, Países Bajos, Portugal, Japón y Bélgica participarán en este proyecto) y altamente multidisciplinar (involucrando ingenieros, neurocientíficos, físicos, neurofisiólogos, neurólogos y matemáticos)

En particular, cuatro centros punteros extranjeros participarán activamente en el proyecto

  • Centro de Medicina de Precisión en el Hospital Hokuto (Japón).
  • La VU University de Ámsterdam (Holanda).
  • El Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (Portugal).
  • Coma Science Group (Bélgica).

Capacidad formativa

Plan de formación de los nuevos investigadores

El plan de capacitación para los investigadores predoctorales está diseñado para garantizar el desarrollo de habilidades metodológicas avanzadas y el conocimiento necesario para emprender una investigación de vanguardia en métodos avanzados de procesamiento de señales neuronales y fusión de datos.

Experiencia previa - Tesis doctorales finalizadas

Durante la última década, se han defendido 17 Tesis Doctorales dentro del grupo de investigación que lidera la propuesta (GIB), todas ellas relacionadas con el procesamiento de señales e imágenes. Generaron un total de 170 artículos en revistas JCR.

Trayectoria profesional de los doctores graduados

Todos los doctores que han desarrollado su Tesis Doctoral en el GIB han continuado su carrera en prestigiosas instituciones o empresas innovadoras, tanto dentro como fuera de España.

Contexto científico-técnico y formativo del equipo

Los investigadores involucrados en el proyecto combinan la experiencia de científicos consolidados y jóvenes investigadores con un enorme potencial. La propuesta de investigación incluye especialistas internacionales en Ingeniería, Neurociencia, Física Médica, Neurología, Neurofisiología y Matemáticas, que trabajan en diversas instituciones de prestigio internacional.

Impacto esperado de los resultados

Impacto científico-técnico

  • Aplicación de nuevas técnicas para estudiar e identificar las alteraciones que la enfermedad de Alzheimer y otras causas de demencia provocan en la actividad neuronal.
  • Desarrollo de un marco de trabajo para cuantificar alteraciones específicas de las diferentes causas de demencia basada en registros M/EEG, y capaz de integrar información heterogénea proveniente de otras fuentes de datos.
  • Investigación de potenciales biomarcadores específicos de demencia debida a la enfermedad de Alzheimer y otros tipos de demencia.
  • Transferencia de conocimiento entre los diversos campos científicos involucrados en el proyecto.
  • Formación de nuevos investigadores en un campo científico prometedor.

Impacto social y clínico/sanitario

  • Reducción de la carga para los cuidadores y la dependencia asociada con la demencia, gracias a la posibilidad de una planificación temprana y efectiva de las intervenciones terapéuticas.
  • Transferencia de conocimiento a la práctica clínica para objetivar el diagnóstico de la demencia.
  • Empleo: contratación de investigadores predoctorales y posdoctorales.

Impacto económico

  • Ahorro en recursos humanos, materiales y económicos dedicados al diagnóstico en los Sistemas Nacionales de Salud, gracias a la introducción de nuevos biomarcadores de enfermedad de Alzheimer en la etapa de deterioro cognitivo leve, basados en una técnica ampliamente difundida en el entorno clínico y con un coste reducido, como es el EEG.
  • Ahorro de costes médicos directos e indirectos, debido a la aplicación temprana de terapias para retrasar las discapacidades asociadas con la enfermedad de Alzheimer y, por lo tanto, para reducir la dependencia de la atención médica.

Etapas del Proyecto

Etapa 1. Organización de la base de datos.

Aumentaremos el tamaño de la muestra de las tres bases de datos que actualmente tenemos disponibles para obtener un conjunto de datos representativo, que será útil para desarrollar el nuevo marco de trabajo, integrando toda la información recogida, y la identificación de potenciales biomarcadores de la demencia por enfermedad de Alzheimer. Actualmente, estas bases de datos están formadas por registros MEG o EEG, variables sociodemográficas y datos clínicos, todas recopiladas de acuerdo al mismo protocolo y pertenecientes a controles cognitivamente sanos de edad avanzada, pacientes con demencia debida a la enfermedad de Alzheimer u otros tipos de demencia.

Etapa 2. Cálculo de las métricas de M/EEG.

Se obtendrán diferentes métricas capaces de cuantificar diferentes propiedades de la actividad M/EEG provenientes de cada base de datos. Para esta tarea, será esencial investigar y aplicar nuevas medidas de cronectómica, capaces de reflejar con precisión el comportamiento dinámico de la red cerebral. Esto proporcionará una representación precisa de la red neuronal funcional como un grafo dinámico. Luego se calcularán diferentes parámetros de red para obtener una descripción precisa de la red cerebral.

Etapa 3. Fusión de datos y obtención de las huellas neuropatológicas de las patologías.

Se propondrán, crearán y evaluarán nuevas metodologías para integrar información de forma adaptativa. Esta ambiciosa etapa se puede dividir en las siguientes dos sub-etapas:

  • Integración de las métricas obtenidas a partir de los registros M/EEG, tanto clásicas como de cronectómica.
  • Fusión de las métricas derivadas de las señales M/EEG con otros tipos de datos de carácter heterogéneo.

Etapa 4. Identificación de las huellas neuropatológicas de las causas de demencia.

Se analizarán diferentes estrategias de clasificación para identificar la huella neuropatológica de la demencia debida a la enfermedad de Alzheimer y otras causas de demencia. Esta última etapa se puede dividir en las siguientes dos sub-etapas:

  • Identificación de la huella neuropatológica de la demencia debida a la enfermedad de Alzheimer, y nuevos biomarcadores que puedan detectar está patología.
  • Extensión de la metodología a otras causas de demencia.

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Dirección

  • Jesús Poza Crespo, PhD
  • Grupo de Ingeniería Biomédica
  • Paseo Belén 15 | 47011 - Valladolid, España
  • +34 983 18 3569
  • jesus.poza.crespo@uva.es

  • Carlos Gómez Peña, PhD
  • Grupo de Ingeniería Biomédica
  • Paseo Belén 15 | 47011 - Valladolid, España
  • +34 983 42 3981
  • c.gomez@uva.es