Nuevas herramientas de inteligencia artificial ayudan a los científicos a rastrear células cerebrales de animales en movimiento

Investigadores del MIT han desarrollado tres programas informáticos que identifican y siguen automáticamente las neuronas en criaturas transparentes como gusanos y medusas para comprender mejor las raíces biológicas del comportamiento.

Para comprender cómo el cerebro controla el movimiento, los investigadores suelen observar animales pequeños y transparentes, como los nematodos. Estos animales utilizan un proceso en el que las neuronas brillan cuando están activas. Este brillo se conoce como fluorescencia.

Al observar estos patrones de luz, los científicos pueden ver qué partes del cerebro funcionan durante diferentes comportamientos. Sin embargo, debido a que estos animales son blandos y se mueven constantemente, sus cerebros se estiran y deforman. Esto dificulta mucho que los humanos distingan cada punto brillante durante un período prolongado.

Investigadores del MIT han desarrollado tres nuevos programas informáticos para resolver este problema mediante inteligencia artificial (IA). Estos programas utilizan redes neuronales. El estudio se publica en eLife.

El primer programa se llama BrainAlignNet. Se encarga de una tarea llamada alineación, que consiste en rastrear una célula individual mientras se mueve de un punto a otro en un vídeo. Este software es 600 veces más rápido que los métodos anteriores y tiene una precisión de casi el 100%.

La automatización supera los cuellos de botella de la investigación

La segunda herramienta, AutoCellLabeler, identifica el tipo o nombre específico de cada neurona. Este proceso de nombrar partes de una imagen se denomina anotación. Si bien esta herramienta requiere entrenamiento humano inicial, puede identificar células con precisión incluso en imágenes con menos detalle. La tercera herramienta se llama CellDiscoveryNet. Puede identificar y agrupar células similares en diferentes animales sin entrenamiento ni supervisión humana.

Antes de la creación de estas herramientas, los expertos debían dedicar cientos de horas a nombrar células manualmente, un proceso lento y costoso. Ahora, el software puede realizar esta tarea automáticamente.

Estas herramientas también son útiles para estudiar otras criaturas, como las medusas. Dado que una medusa puede mover cualquier parte de su cuerpo de forma independiente, rastrear sus neuronas antes era casi imposible.

Estos nuevos sistemas de IA permiten a los científicos recopilar fácilmente datos de estos movimientos complejos. Esta tecnología ofrece a los laboratorios una nueva forma de estudiar el cerebro sin tener que elegir entre velocidad y precisión.