Un hito en la neurociencia

Investigadores del CONICET, liderados por el doctor Francisco Barrantes en el Instituto de Investigaciones Biomédicas (BIOMED), lograron por primera vez observar en tiempo real la dinámica del receptor de acetilcolina nicotínico (nAChR) interactuando con el colesterol en células vivas. Este proceso, fundamental en la transmisión neuronal, se ve alterado en enfermedades como el Alzheimer y la miastenia gravis.

El avance, que combina microscopía de superresolución y herramientas de inteligencia artificial (IA), abre nuevas perspectivas para el diagnóstico temprano y la investigación de patologías neurológicas y neuropsiquiátricas.

Tecnología de vanguardia: microscopía e inteligencia artificial

El logro fue posible gracias al uso de la técnica de microscopía MINFLUX, que permite captar imágenes a escala nanoscópica con gran precisión, y del microscopio STORM, desarrollado con la colaboración del Nobel Stefan Hell. Estas herramientas hacen posible estudiar células vivas sin dañarlas, algo impensado hasta hace pocos años.

La inteligencia artificial cumplió un rol central al procesar y mejorar las imágenes obtenidas. Técnicas de aprendizaje profundo, redes neuronales orientadas a grafos (GNN) y modelos de convolución temporal (WadTCN) permitieron analizar la difusión del receptor nAChR, identificar patrones de movimiento anómalos y segmentar estados moleculares con una precisión inédita.

Implicancias médicas del hallazgo

El receptor de acetilcolina nicotínico es esencial para la comunicación entre neuronas y en la unión neuromuscular. Su disfunción está vinculada a enfermedades graves:

• Miastenia gravis: la destrucción de estos receptores compromete la transmisión neuromuscular y puede provocar parálisis respiratoria.

• Alzheimer: la acumulación patológica de proteínas y la alteración de la sinapsis afectan la memoria y la cognición.

Observar en tiempo real cómo los receptores forman agregados supramoleculares en la superficie celular permite detectar señales tempranas de estas patologías. Según Barrantes, esto podría convertirse en una herramienta diagnóstica clave y en una vía para diseñar nuevos tratamientos.

La mirada de los investigadores

“Ver cómo se desplaza un receptor en la superficie de la célula y cómo se agrupa en condiciones patológicas nos permite detectar el inicio de enfermedades autoinmunes y neurodegenerativas”, explicó Barrantes.

El científico también destacó el papel de la inteligencia artificial en la investigación biomédica:

“Creo que la inteligencia artificial ha venido para quedarse. Su aporte en medicina, desde el diagnóstico por imágenes hasta la comprensión de moléculas en microscopía, es altamente positivo y fabuloso”.