TÍTULO:
Gemelos Digitales del Cerebro asistidos por IA: Modelos biofísicos a gran escala de circuitos neuronales para estudiar la función y las enfermedades del cerebro
ORADOR y AFILIACIÓN:
Prof. Dr. Salvador Dura-Bernal, State University of New York (SUNY) – Downstate Health Sciences University and Nathan Kline Institute for Psychiatric Research, USA. Director of Global Center for AI in Mental Health (Albany, USA). – Invitado del Programa Maldacena
RESUMEN:
La comprensión de la función cerebral y sus enfermedades requiere estudiar interacciones que ocurren a múltiples escalas, desde los mecanismos moleculares y celulares hasta la dinámica a nivel de circuitos y el comportamiento. Los modelos de circuitos cerebrales biofísicamente detallados proporcionan una herramienta poderosa para integrar diversos datos experimentales a través de estas escalas, lo que permite a los investigadores simular y analizar la actividad cerebral de manera mecanicista y predictiva. En los últimos años, hemos desarrollado una herramienta de software (www.netpyne.org) para la modelización multi-escala de circuitos cerebrales, que ha sido utilizada en más de 50 laboratorios en todo el mundo. Aprovechando los avances en inteligencia artificial, la utilización de supercomputadoras y nuestra herramienta de software, hemos construido modelos a gran escala y biológicamente realistas de varios circuitos talamocorticales, incluidos los de las regiones motoras, somatosensoriales y auditivas, cada uno de los cuales comprende aproximadamente 15,000 neuronas y 30 millones de sinapsis. Estos modelos incorporan morfologías neuronales, propiedades electrofisiológicas y esquemas de conectividad sináptica derivadas de experimentos precisos, lo que les permite reproducir patrones de actividad eléctrica observados in vivo en varias escalas, específicos a distintos tipos celulares y laminares, desde voltajes de membrana y potenciales de acción hasta efectos de campo eléctrico local y señales del electroencefalograma. Nuestros modelos han sido útiles para investigar los mecanismos celulares y circuitales subyacentes a enfermedades neurológicas y trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia, la epilepsia, la distonía, la enfermedad de Alzheimer y de Parkinson. También ofrecen un enfoque complementario para la determinación de objetivos terapéuticos que restauren la dinámica neuronal saludable mediante nuevos tratamientos farmacológicos y de neuroestimulación, como puede ser la estimulación magnética transcraneal (TMS, de sus siglas en inglés). Estos modelos mecanicistas proporcionan la base para construir copias o “gemelos digitales” del cerebro impulsados por IA: réplicas virtuales del estado cerebral de un individuo que integran datos multimodales del paciente para simular la función cerebral, predecir la progresión de la enfermedad y optimizar estrategias de tratamiento personalizadas. Al combinar la modelización mecanicista de circuitos cerebrales y la IA, los gemelos digitales del cerebro tienen el potencial de transformar el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de condiciones neurológicas y psiquiátricas, abordando los principales desafíos en la investigación cerebral y la atención clínica.
MINI-BIO DEL ORADOR:
Salvador Dura-Bernal es profesor asistente de Neurociencia Computacional en la State University of New York (SUNY) Downstate, investigador en el Nathan Kline Institute for Psychiatric Research y director del Global Center for AI in Mental Health. Completó su doctorado y primer postdoctorado en la Universidad de Plymouth, Reino Unido; seguido de postdoctorados en Johns Hopkins y SUNY Downstate. El Dr. Dura-Bernal aprovecha la IA y la supercomputación para desarrollar simulaciones biofísicamente realistas de los circuitos neuronales del cerebro con el fin de comprender mejor y tratar las enfermedades y trastornos de salud mental. Con más de 40 publicaciones, su trabajo ha sido reconocido por la comunidad científica, habiendo obtenido varios millones de financiamiento a través de distintos proyectos donde ejerce como investigador responsable, provenientes de National Institutes of Health (NIH), la National Science Foundation (NSF), el NY State Spinal Cord Injury Board, entre otros. El Dr. Dura-Bernal también ha recibido numerosos premios y honores, incluidos ser elegido para la Junta Directiva de la Organization for Computational Neuroscience, ser seleccionado como Google Cloud Research Innovator, reconocido con el Best Use of AI Award de la comunidad HPCwire y galardonado con el premio Robert Furchgott Scholar a jóvenes investigadores.
Para más información, visita el sitio web del laboratorio Dura-Bernal: http://dura-bernal.org.
INFORMACIÓN DEL COLOQUIO IB
Viernes 14/03/2025, 14.30hs.
Duración aproximada: 45 min de exposición y luego se habilita un tiempo para preguntas.
LUGAR Y E-LUGAR:
Salón de Actos del Instituto Balseiro. Av. Bustillo km 9,5, San Carlos de Bariloche.
Transmisión en vivo por el canal de YouTube “Instituto Balseiro Coloquios”: https://bit.ly/balseirocoloquios
Contacto: coloquios@ib.edu.ar