Un estudio del BBRC utiliza IA para validar un nuevo biomarcador del envejecimiento del cerebro

Un equipo liderado por el BarcelonaBeta Brain Research Center (BBRC), centro de investigación de la Fundación Pasqual Maragall, ha desarrollado un nuevo biomarcador de envejecimiento cerebral basado en más de 22.600 imágenes por resonancia magnética. Este nuevo biomarcador ha permitido demostrar, por primera vez, que la presencia de alteraciones patológicas de la enfermedad de Alzheimer está asociada a un envejecimiento cerebral acelerado, incluso en personas cognitivamente sanas.

Los resultados del estudio, que cuenta con el impulso de la Fundación «la Caixa», ayudan a entender mejor la relación entre el proceso de envejecimiento cerebral y las enfermedades neurodegenerativas, una prioridad urgente para desarrollar estrategias eficaces ante el envejecimiento creciente de la población.

Los biomarcadores son medidas objetivas que aportan información sobre una enfermedad o proceso biológico. En el caso del envejecimiento del cerebro, ciertas características morfológicas, como pueden ser un grosor o volumen alterados en regiones concretas del cerebro, pueden indicar un envejecimiento acelerado. Los investigadores han utilizado un modelo de aprendizaje automático para analizar estos parámetros a partir de imágenes por resonancia magnética. 

Este estudio es el primero en demostrar la asociación entre la edad biológica cerebral y la presencia de biomarcadores y factores de riesgo de alzhéimer (como la presencia de las proteínas beta amiloide y tau o del genotipo APOE-ε4) en un total de 2.314 personas cognitivamente sanas o con deterioro cognitivo leve. El estudio también muestra la relación entre el envejecimiento cerebral y marcadores de neurodegeneración y patología cerebrovascular. Los hallazgos, publicados en la revista científica Elife, posicionan este nuevo indicador como una herramienta potencialmente útil en el diagnóstico de diversas enfermedades cerebrales. 

La diferencia entre la edad cronológica (el tiempo transcurrido desde el nacimiento) y la edad cerebral biológica (calculada a partir de técnicas de neuroimagen) proporciona una estimación sobre si el cerebro ha envejecido más rápidamente de lo esperado. Es lo que se conoce como el delta de la edad cerebral (traducción de brain-age delta, en inglés), y constituye un indicador del envejecimiento cerebral biológico. Aquellas personas que tienen una edad cerebral estimada más alta que su edad cronológica podrían tener un cerebro «más viejo» de lo esperado, mientras que un individuo con una edad cerebral que se estima inferior a su edad cronológica tendría un cerebro «más joven». 

«Aunque la edad es el principal factor de riesgo para la enfermedad de alzhéimer y la mayoría de las enfermedades neurodegenerativas, los mecanismos biológicos que explican esta asociación aún son poco conocidos», explica Irene Cumplido, investigadora predoctoral en el Grupo de Investigación en Neuroimagen del BBRC y primera autora del trabajo. «Para el estudio de la edad, es necesario disponer de marcadores objetivos de envejecimiento biológico cerebral, más allá de la edad cronológica, del mismo modo que se dispone de biomarcadores para el alzhéimer», puntualiza.

En este trabajo, el equipo investigador ha entrenado un modelo predictivo para calcular la edad cerebral de mujeres y hombres sanos, utilizando más de 22.000 medidas obtenidas de imágenes por resonancia magnética. Estas imágenes se han obtenido del UK Biobank, una base de datos biomédica a gran escala que contiene información genética y de salud de medio millón de participantes del Reino Unido.