Es una vista detallada del cerebro como nunca antes. En un avance tecnológico significativo, investigadores de la Universidad de Florida han creado una nueva y poderosa herramienta de inteligencia artificial y computacional que puede generar un mapa 3D de alta resolución del cerebro en ratones, permitiendo a los usuarios ampliar y reducir la imagen (desde todos los ángulos, como un mapa de Google Earth) y observar el conjunto completo de moléculas que producen energía para las funciones cerebrales.
Esta nueva herramienta basada en IA acerca a los científicos a una comprensión más completa del papel del metabolismo en la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos. Podría abrir un nuevo abanico de posibilidades para el descubrimiento de tratamientos específicos.
En un informe publicado en la revista Nature Metabolism , un equipo de investigación dirigido por el Dr. Ramon Sun ha detallado cómo desarrollaron su herramienta MetaVision3D utilizando la supercomputadora HiPerGator de la UF.
Como prueba de principio, generaron un atlas interactivo en 3D del cerebro tanto en ratones normales como en modelos murinos con Alzheimer y la enfermedad de Pompe, un trastorno genético poco común. El laboratorio de Sun ha puesto su base de datos y servidor web a disposición del público para apoyar al creciente grupo de científicos que estudian los vínculos entre el metabolismo y la mente.
«Con nuestra metodología, podemos mapear miles de moléculas en el cerebro y determinar con precisión su ubicación dentro de cada región cerebral. Es un logro sin precedentes», afirmó Sun, director del Centro de Investigación Avanzada de Biomoléculas Espaciales y director asociado de innovación del Instituto McKnight del Cerebro de la UF.
Los usuarios en línea pueden explorar cada sección de tejido en la reconstrucción 3D, que ilumina complejidades matizadas que no son visibles en los mapas 2D convencionales, proporcionando nuevos conocimientos sobre el metabolismo celular (influenciado por la dieta, el ejercicio y la genética), así como sobre los mecanismos de la enfermedad.
«En Google Earth, puedo ampliar una ciudad y ver cómo se ve una casa, cómo se ve la calle, qué coches hay. Ese es el nivel de resolución que proporcionamos al cerebro del ratón en este espacio tridimensional, y cómo cambia durante las enfermedades», dijo Sun, también profesor asociado del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Medicina de la UF, parte de UF Health.
Se pueden explorar y examinar las moléculas que influyen en el pensamiento, la memoria y la salud cerebral, incluidas las implicadas en enfermedades neurodegenerativas. Se pueden mapear todas las diferentes moléculas y cómo se organizan y distribuyen en las estructuras cerebrales sutiles.
Para lograr el salto de las representaciones 2D a las 3D —que Sun comparó con el salto tecnológico de un teléfono plegable a un teléfono inteligente— su laboratorio escaneó 79 secciones del cerebro, una capa fina a la vez, utilizando una máquina de imágenes de alta tecnología que identifica y cuenta moléculas como grasas y carbohidratos, nutrientes esenciales para la función cerebral.
«Luego usamos IA para alinear esas imágenes y apilarlas juntas para reconstruir todo el metaboloma del cerebro», dijo Xin Ma, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en bioestadística que es asesorado por Sun y Li Chen, Ph.D., MS. El metaboloma es la colección de miles de moléculas que producen energía para que el cerebro funcione.
Como siguiente paso, con Sara Burke, Ph.D., directora del Centro de Investigación Clínica Traslacional sobre Memoria y Envejecimiento Cognitivo de la UF, mapearon la anatomía para correlacionarla con las moléculas y utilizaron métodos matemáticos para verificar la precisión del 95 al 99%, dijo Sun.
En el futuro, los investigadores podrían integrar la herramienta de creación de mapas con imágenes por resonancia magnética y análisis genéticos establecidos para trabajar en el desarrollo de tratamientos dirigidos a áreas precisas del cerebro, en contraste con los tratamientos actuales que también pueden afectar partes no enfermas del cerebro.
«Para la prevención y el tratamiento de enfermedades , hemos abierto un nuevo ángulo de estudio para los biólogos», dijo Chen, coautor correspondiente del artículo y profesor asociado en el Departamento de Bioestadística de la Facultad de Salud Pública y Profesiones de la Salud de la UF.
Más información: Xin Ma et al., Marco impulsado por IA para mapear el metaboloma cerebral en tres dimensiones, Nature Metabolism (2025). DOI: 10.1038/s42255-025-01242-9
