tumor cerebral

[caption id="attachment_555" align="alignleft" width="150"] Gustavo Marrero Callicó. / IUMA-ULPGC[/caption]Después de dar una pequeña charla como parte de las actividades organizadas dentro de la acción Marie Curie de la Noche de los Investigadores regresé a casa con la agradable satisfacción de pensar que había contribuido, aunque fuera mínimamente, a la divulgación de ese apasionante compendio del conocimiento humano sobre la naturaleza al que solemos llamar ciencia. De pequeño adoraba las obras de divulgación científica (Isaac Asimov, Carl Sagan, Stephen Hawking, Gerald Durrell, Martin Gardner y Arthur Clarke fueron mis autores favoritos) y al cabo de los años veo que puedo devolver una muy pequeña parte de todo lo que de niño devoré con avidez adolescente. La tarea de divulgación científica no es sencilla: los científicos tendemos a querer contar los detalles de nuestras investigaciones, intentando mantener el rigor científico pero perdiendo en muchos casos el contacto con la mayoría de las personas que no tienen una formación científica tan específica en nuestro campo. Hace algunos años veía en la televisión un documental sobre el cáncer en niños y admito que terminé con los ojos vidriosos y el corazón encogido. Como ser humano dotado de sentimientos y como padre que adora a su hijo no puedo ser ajeno al sufrimiento, en especial el de los más pequeños, por ser los miembros más vulnerables e indefensos de la sociedad. ¿Cómo se le explica a un niño que está afectado por uno de los mayores males del siglo XX y principios del XXI? Es terriblemente injusto. En ese momento tomé la decisión de intentar aportar algo de trabajo en ese campo. Mi formación como ingeniero de telecomunicaciones me pillaba un poco lejos de la medicina y no tenía ninguna experiencia en ese ámbito, pero lo más importante eran las ganas de trabajar. Creo que cada cual debe aportar en la medida de sus posibilidades y conocimientos, así que decidí que mi aportación sería en el campo de la ciencia. No tardé mucho en unir cables. Existía una tecnología muy interesante llamada imágenes hiperespectrales, que usábamos con cierto éxito en el campo de la observación terrestre desde satélites y aviones. Con esta tecnología se puede analizar la luz reflejada por la superficie de la Tierra y, utilizando unas matemáticas bastante complejas, inferir con mucha precisión información tal como los tipos de cultivos, el grado de contaminación atmosférica, las posiciones exactas de las carreteras o los ríos y un largo etcétera. La visión humana no es única La base teórica es muy sencilla. Al igual que los seres humanos tenemos tres tipos de foto-receptores sensibles al color en la retina (los conos sensibles al verde, al rojo y al azul), esto no es igual en todos los animales. Los mamíferos acuáticos sólo perciben cambios de luminosidad ya que de nada sirven los colores bajo el agua, donde las frecuencias del rango visible apenas llegan a los 50 metros de profundidad (el rojo se pierde casi del todo a los 15 metros). Decimos por lo tanto que su visión se restringe a un arcoiris monocromático. [caption id="attachment_611" align="alignleft" width="300"] Imagen hiperespectral preliminar de un tumor en el cerebro (a la derecha). / IUMA[/caption]Los grandes mamíferos terrestres (a excepción del hombre y los primates) tienen dos receptores de color, lo que les confiere un característico arcoiris dicromático. Olviden la famosa leyenda de que los perros o los toros ven en blanco y negro. Esto no es cierto. Su percepción del color no es tan buena como la de los seres humanos, pero dista mucho de la pobreza de la de los mamíferos marinos. En el otro extremo tenemos a las aves, que suelen tener cuatro receptores de color. Poseen el llamado arcoiris tetracromático. Las aves rapaces tienen el cuarto foto-receptor centrado en el ultravioleta y parece que esto les permite detectar desde el aire los rastros de orina de los roedores, que emite destellos precisamente en el ultravioleta. Por no hablar de las palomas, que tienen una visión pentacromática, o de la increíble visión de muchos insectos. Todo esto viene a decir que la visión de los seres humanos no es ni muchísimo menos única y que puede además ser mejorada. La imagen hiperespectral aprovecha la increíble sensibilidad espectral de muchos semiconductores para muestrear cientos de frecuencias distintas con un ancho de banda muy estrecho. Esto permite obtener lo que damos en llamar una firma espectral, que es característica para cada material. Vendría a ser como la huella dactilar de los diferentes materiales. La aportación de Helicoid Nuestra principal aportación ha consistido en aplicar una tecnología ya existente (la hiperespectral) a la tecnología médica y, más concretamente, a la detección de tumores cerebrales en seres humanos. La idea que subyace es que si el cáncer cambia la fisiología de las células, este cambio podría ser detectado como una alteración de su naturaleza y, en consecuencia, como un cambio de su firma espectral. [caption id="attachment_556" align="alignleft" width="254"] Prueba del prototipo de Helicoid en el Dr. Negrín. / IUMA[/caption]Nos hemos centrado en los tumores cerebrales porque son los que presentan más problemas a la hora de ser detectados a simple vista por el cirujano. Concurren además dos circunstancias delicadas y contrapuestas: por un lado, es necesario eliminar todo el cáncer presente junto con un cierto margen de seguridad que impida que el tumor se vuelva a desarrollar en un futuro. Mientras mayor sea el margen de seguridad, menos será la probabilidad de que el cáncer se vuelva a reproducir en el futuro. Sin embargo, el tejido cerebral está altamente especializado por lo que mientras más tejido se elimina, mayor será la cantidad de funciones dañadas que pueden ir desde funciones motoras a sensoriales o cognitivas. La técnica en la que estamos trabajando, financiada gracias a un proyecto europeo llamado HELICoiD, pretende dar al neurocirujano una herramienta de información más precisa que le ayude en la toma de decisiones durante la delicada tarea de una operación. Eso significa que además de proporcionarle información precisa y veraz tenemos que hacerlo en tiempo real. De nada sirve que le digamos al neurocirujano cuatro o cinco horas después de haber tomado la imagen del cerebro dónde estaba localizado el tumor. Tenemos que darle esa información lo antes posible y eso es un problema. Los algoritmos de calibrado, pre-procesamiento, extracción de características y clasificación son tan complejos para compensar la variabilidad biológica intrínseca en las firmas espectrales que su ejecución en modernos ordenadores suele llevar varias horas. Acelerar estos algoritmos es otro de los importantes retos a batir en el proyecto para lograr que sus resultados sean de utilidad real. Hasta el momento, los primeros resultados son muy positivos. El tumor cerebral puede detectarse sin lugar a dudas usando imágenes hiperespectrales, pero ahora los algoritmos deben ser ajustados para tener en cuenta la gran cantidad de tumores cerebrales que existen y la enorme variabilidad de las firmas espectrales intrínseca a toda muestra biológica. No se puede usar una nueva tecnología sin antes haberla probado exhaustivamente sobre múltiples pacientes en amplias y diferentes poblaciones. Además, cabe todavía la posibilidad de modificar los algoritmos para permitir una ejecución que explote el posible paralelismo existente en ellos y poder arrojar así resultados en tiempos más cortos. Esperemos que este pequeño granito de arena que aportamos sirva para paliar un poco esta terrible pandemia del siglo XXI en la que se ha convertido el cáncer. Gustavo Marrero Callicó. Profesor titular del área de Tecnología Electrónica de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) e investigador del Instituto de Microelectrónica Aplicada (IUMA). Es coordinador del proyecto HELICoiD financiado por la Comisión Europea. [VÍDEO | Un reportaje de Futuris, la sección de Ciencia y Tecnología de la cadena europea Euronews (@euronews), explica el proyecto HELICoiD y muestra una operación en el Hospital Universitario de Gran Canaria Doctor Negrín en la que se prueba el prototipo de cámara ideado por los ingenieros].

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El cáncer infantil, en el origen del proyecto HELICoiD

Un prototipo de cámara hiperespectral para discriminar en el cerebro las células sanas de las cancerosas

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