IA, genoma, corazón: dos científicos de Santa Fe participaron de un estudio de relevancia mundial

Una investigación llevada adelante por un grupo de tres científicos argentinos, dos de ellos de la ciudad de Santa Fe -además de otros colegas extranjeros- llamó la atención por su originalidad, desarrollo y perspectivas a futuro de la comunidad científica internacional. Se trata de un estudio donde los expertos utilizaron métodos de Inteligencia Artificial (IA) que permitieron detectar nuevas asociaciones entre la información genética de una persona y las características morfológicas del corazón.

El desarrollo científico se convirtió en la portada de la edición de marzo de la revista Nature Machine Intelligence, líder a nivel mundial en temas de Inteligencia Artificial. Esto representa un prestigio para los investigadores. Es que, como se dijo, dos de los integrantes del estudio son santafesinos.

Uno de ellos es Rodrigo Bonazzola, primer autor del artículo, santafesino de nacimiento, quien estudió en la Escuela Industrial Superior (EIS) y la FIQ. Luego continuó su formación en el Instituto Balseiro (en Bariloche) y se encuentra finalizando su tesis doctoral en el Centro de Imagen Computacional y Tecnologías de Simulación en Biomedicina (CISTIB) y el Instituto de Medicina Metabólica y Cardiovascular de la Universidad de Leeds (Reino Unido).

El otro es el Dr. Enzo Ferrante, investigador del Conicet Santa Fe en el Instituto de Investigación en Señales, Sistemas e Inteligencia Computacional, Sinc(i), de doble dependencia Conicet/UNL. Ferrante nació en Olavarría, provincia de Buenos Aires, pero vive en esta capital (es “santafesino por adopción”) y trabaja en ese instituto.

El equipo interdisciplinario se completa con el argentino Alejandro Frangi, ingeniero de telecomunicaciones, Doctor en Medicina y director del Instituto Christabel Pankhurst de Investigación e Innovación en Tecnología Sanitaria, y de la Cátedra Bicentenaria Turing en Medicina Computacional, ambas de la Universidad de Manchester (Reino Unido); y Tanveer Syeda-Mahmood, jefa científica de IBM Research Almaden, en California, entre otros autores.

El paso a paso

“Cuando se quiere entender la relación entre variaciones en el genoma (conjunto completo de ADN) y algo que pasa en el cuerpo humano, se indaga en cómo determinadas variaciones genéticas (o genotipo) correlacionan con cambios en algún aspecto de ese ser humano, lo que se conoce como fenotipo. Para esto se usan métodos denominados Estudios de Asociación de Genomas Completos (o GWAS por las siglas en inglés). Por ejemplo, al mutar un determinado gen, ¿una persona es más alta o más baja en su estatura? Bueno, nosotros nos enfocamos en descubrir asociaciones genotipo-fenotipo, pero respecto a la forma del corazón”, explicó el Dr. Ferrante.

Lo que hicieron los científicos para empezar el estudio fue reunir unas 50 mil imágenes médicas del corazón humano (resonancias magnéticas tridimensionales) del Biobanco del Reino Unido, y que fueron procesadas con métodos que ellos desarrollaron para el procesamiento de esa masa crítica de imágenes médicas. Lo que se hizo fue segmentar, “marcar” la estructura del corazón humano en cada una de ellas, para luego poder extraer patrones a partir de dichas imágenes.

Nuevas asociaciones

“En general, los trabajos que se conocían y que estudian la relación entre cambios en el genoma y el corazón se fijaban en, por ejemplo, cómo al mutar determinados genes variaba el volumen del corazón: ese corazón era más grande o más chico. A eso podemos llamarlo fenotipos simples”, adujo Ferrante.

“Lo que propusimos en nuestro trabajo fue un nuevo método basado en Inteligencia Artificial para descubrir nuevas asociaciones con fenotipos que no son tan manuales o simples como el volumen del corazón, sino que son fenotipos más complejos, ‘aprendidos’ a partir de los datos del Biobanco del Reino Unido”, dijo el doctor.

Con todo, “propusimos un método que permite descubrir nuevas asociaciones genotipo-fenotipo. ¿Cómo? Por medio del uso de herramientas de inteligencia artificial (IA) para el aprendizaje de esos fenotipos que modelan cambios globales en el corazón”, agregó el experto. “Nuestra contribución más grande fue el diseño de los métodos de IA para aprender esas variaciones en el corazón humano”.

El método: cómo hicieron

“Tomamos resonancias magnéticas cardíacas, que no son otra cosa que imágenes. Después les extrajimos toda la información posible a esas resonancias, para poder así indicar: ‘Estas son las paredes del miocardio’, o ‘ese el ventrículo izquierdo’. Se trató de ‘dibujar’ o ‘segmentar’ sobre la imagen para poder extraer sus características, por medio de métodos de IA”, puntualizó.

“Y después aplicamos algo que se denomina aprendizaje de representaciones, que nos ayuda a entender cuáles son los cambios más comunes que hay en un corazón. Por ejemplo: cambios en las paredes del miocardio, cuán amplio es el ventrículo, modificaciones en determinadas formas y a eso logramos capturarlo con nuestro método, el cual ‘entiende y aprende’ cuáles son esos cambios más comunes”, agregó.

Fuente: El Litoral

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