Un nuevo estudio sugiere que se podrían diagnosticar enfermedades cerebrales a partir del corazón y al revés
En investigación biomédica, normalmente se analizan los diferentes órganos de forma individual, como si fuesen elementos desconectados unos de otros. Esto permite simplificar los estudios, dado que reduce enormemente las variables que hay que analizar. Y se traduce en resultados más claros y estadísticamente más significativos.
Sin embargo, el cuerpo humano funciona como un todo integrado. Las características morfológicas y funcionales de un órgano y las afecciones que pueda tener repercuten fácilmente en otros. Por ejemplo, se han hecho muchos estudios que analizan el cerebro desde los puntos de vista morfológico, fisiológico y genérico, y muchos otros que lo han hecho con el corazón. Pero hasta ahora no los hay que integren las características de estos dos órganos. ¿Hay alguna relación entre los rasgos cardíacos y los cerebrales que ayuden a integrar los conocimientos biomédicos del corazón y el cerebro?
El especialista en bioestadística y en genética y neurociencia computacionales Hongtu Zhu y sus colaboradores, de diversas universidades y centros de investigación estadounidenses, han utilizado datos genéticos, morfológicos y funcionales del corazón y del cerebro de más de 40.000 voluntarios ingleses y japoneses para examinar las correlaciones que puede haber entre estos dos órganos.
Correlaciones inesperadas
Para comparar tantos datos de manera simultánea los investigadores han desarrollado un sistema específico de machine learning (aprendizaje automático). Se trata de una aplicación de la inteligencia artificial que, mediante algoritmos, identifica patrones en bases de datos complejos y los utiliza para elaborar predicciones.
Los resultados, que se han publicado en la revista Science, indican la existencia de una serie de correlaciones entre el corazón y el cerebro que eran desconocidas y que, según los autores del trabajo, pueden utilizarse para mejorar los sistemas de diagnósticos y de pronósticos de las enfermedades que los pueden afectar.
Para preparar las bases de datos, se utilizó información depositada en la UK Biobank, que contiene datos genéticos y sanitarios de medio millón de británicos, y en el BioBank de Japón, que contiene datos de más de 260.000 japoneses. También se usaron imágenes del corazón y del cerebro de 40.000 personas obtenidas por resonancia magnética funcional. Con todos estos datos al alcance, los algoritmos de machine learning buscaron correlaciones que permitiesen integrar mofológica, fisiológica y genéticamente las características de estos dos órganos.
Respecto a la morfología, los científicos se fijaron en 82 características del corazón, como la masa, la superficie, el volumen, el grosor de las paredes y la eficiencia de la función cardíaca, entre otras, que se sabe que condicionan diversos aspectos de la funcionalidad de este órgano y de la salud de la persona. Y lo compararon con datos del cerebro.
Una de las cosas que vieron, por ejemplo, es que las personas que tienen las paredes del corazón más gruesas acostumbran a tener un área subcortical del cerebro más voluminosa. Esta zona del cerebro incluye diversas estructuras implicadas en la memoria, las emociones, el placer y la producción de hormonas. De manera similar, también vieron que las personas que tienen la superficie de la aorta más pequeña en el punto donde se une el corazón, también presentan un volumen menor de la corteza prefrontal y del hipocampo, y una cohesión menor en la sustancia blanca del cerebro.
Estas correlaciones, sin embargo, no indican por sí mismas qué diferencias de funcionalidad cerebral puede haber. Esto se analizó comparando estos datos con los genéticos. Gracias a esta comparación, los investigadores observaron que las personas que tienen un riesgo genético más grande de tener problemas aórticos también tienen más probabilidades de tener trastornos neurológicos como infartos cerebrales, demencia, Parkinson, esquizofrenia y trastorno bipolar. También vieron que las personas que tienen más riesgo genético de sufrir apneas del sueño acostumbran a tener la función cardíaca menos eficiente.
La calidad de los datos
Con estos y otros datos obtenidos en este estudio, los científicos han mostrado la existencia de correlaciones genéticas, morfológicas y funcionales claras entre el corazón y el cerebro, con las que proponen desarrollar herramientas de diagnóstico y de pronóstico más precisas, que analicen un conjunto más amplio de datos de estos dos órganos y que se puedan utilizar de manera intercambiable: analizar características del corazón para hacer diagnósticos cerebrales y al revés.
Sin embargo, como reconocen los autores del artículo, esta información es aún muy parcial. Por una parte, porque el número de correlaciones que puede hacerse mediante el machine learning es inmenso, y ellos se han fijado solo en una cuantas. Por otra, porque la inteligencia artificial ha demostrado tener un claro sesgo étnico y de sexo.
El motivo es que estos algoritmos aprenden en función de la información disponible y, en el caso del UK Biobank, la inmensa mayoría de datos son de personas de linaje europeo (hay muy pocas de otras etnias). Globalmente, también hay aún más datos de hombres que de mujeres. En este sentido, por ejemplo, los autores dicen explícitamente que las correlaciones que han hallado no son exactamente las mismas en hombres que en mujeres.
En cualquier caso, este tipo de estudios puede abrir nuevas vías no solo para diagnosticar y pronosticar afecciones cardíacas y cerebrales, sino también para diseñar nuevos tratamientos, aunque sea necesario ampliarlos y refinarlos.
* Traducido del artículo de David Bueno: «La intel·ligència artificial descobreix relacions sorprenents entre el cor i el cervell» publicado en Diari Ara el 26 de agosto de 2023.