Reportaje - Una Grid para combatir las enfermedades neurológicas
Mediante el proyecto Neugrid , esta infraestructura paneuropea de computación en Grid ha abierto nuevas vías de investigación sobre los trastornos neurológicos degenerativos y otras dolencias que en un futuro podrían deparar diagnósticos clínicos más rápidos y precisos para cada paciente. Científicos de siete países crearon en tres años la infraestructura, a la cual la Comisión Europea adjudicó 2,8 millones de euros de financiación. Su principal objetivo fue dotar a los neurocientíficos de la capacidad de analizar rápida y eficientemente escáneres del encéfalo de pacientes de Alzheimer obtenidos mediante técnicas de resonancia magnética (RM). Pero su trabajo ha contribuido también a que se aproveche la computación en Grid para el estudio de otros trastornos neurológicos y contribuya a distintas disciplinas médicas. «Neugrid se creó para atender una gran carencia. Los departamentos de neurología de la mayoría de los hospitales no cuentan con un acceso sencillo e inmediato a recursos de análisis de RM sofisticados. Cada vez que necesitan procesar un escáner han de enviar a los investigadores a otros laboratorios. Pensamos que sería buena idea llevar los resultados a los científicos en lugar de enviar a los científicos hasta los recursos», explicó Giovanni Frisoni, neurólogo y subdirector científico del IRCCS Fatebenefratelli, el Centro Nacional Italiano para el Alzheimer y las Enfermedades Mentales, con sede en Brescia (Italia). Cinco años de trabajo en dos semanas El equipo de Neugrid, dirigido por David Manset de MaatG (Francia) y Richard McClatchey de la Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol (Reino Unido), sentaron las bases de la infraestructura de Grid mediante cinco nodos distribuidos de cien núcleos (CPU) cada uno, los conectaron entre sí mediante programas de conectividad (middleware) Grid y crearon un acceso a los mismos a través de Internet mediante una interfaz web sencilla. Para probar la infraestructura, el equipo empleó archivos de imágenes obtenidas por la Iniciativa de Neuroimagen de la Enfermedad de Alzheimer (Estados Unidos), la base de datos pública de escáneres de pacientes de Alzheimer y de otra dolencia de menor gravedad denominada «deterioro cognitivo leve» más grande del mundo. «En Neugrid hemos logrado superar con éxito el mayor reto computacional que se haya planteado jamás la neurociencia: obtuvimos 6 500 escáneres de resonancia magnética de pacientes con distintos grados de deterioro cognitivo y los analizamos en dos semanas, -explicó el Dr. Frisoni, investigador principal del proyecto-; con un ordenador normal habríamos tardado cinco años.» Las causas y los mecanismos de progresión del Alzheimer no se conocen con detalle, a pesar de que prácticamente afecta a la mitad de la población con una edad de 85 años o más. En el mundo hay en total 35 millones de pacientes de Alzheimer, una cifra que aumentará hasta los 115 millones en 2050 si continúa el ritmo actual de envejecimiento poblacional. Los primeros síntomas implican dificultad para recordar nombres de personas y lugares o sucesos recientes y resolver problemas matemáticos sencillos. En las etapas avanzadas de la enfermedad, a medida que progresa la degeneración encefálica, se pierde el control de las funciones físicas y mentales hasta que llega un punto en el que se necesita atención las veinticuatro horas del día. El análisis de los escáneres de RM realizado por el proyecto Neugrid permitirá a los investigadores obtener información importante para esclarecer las grandes incógnitas que quedan sobre la enfermedad, como por ejemplo qué zonas se degeneran en primer lugar, qué cambios se producen en el encéfalo que pueden servir como biomarcadores de la enfermedad y qué tipo de fármacos podrían ser útiles para frenar o prevenir la progresión del Alzheimer. Neugrid se basó en las investigaciones realizadas por dos proyectos anteriores financiados con fondos europeos: Mammogrid, que creó una infraestructura de Grid destinada al análisis de datos mamográficos, y AddNeuroMed, dedicado a la búsqueda de biomarcadores del Alzheimer. El equipo del proyecto sigue trabajando en este tema mediante distintos proyectos complementarios. La ampliación de la Grid y un paradigma innovador Neugrid for You (N4U), una continuación inmediata de Neugrid, retomará la infraestructura informática creada y la integrará en recursos de computación de alto rendimiento y de computación en la nube. Con los 3,5 millones de euros concedidos por la Comisión Europea a modo de financiación ampliará los servicios prestados a los usuarios, los algoritmos de canalización y los corpus de datos para conformar un laboratorio virtual neurocientífico. «Mediante Neugrid construimos la infraestructura de Grid y dimos solución a obstáculos técnicos como la compatibilidad de los recursos de computación fundamentales y garantizamos que la arquitectura fuese ampliable. En N4U trataremos sobre los aspectos relacionados con el usuario de la infraestructura y en especial sobre los servicios y herramientas con los que contarán los investigadores», informó el Dr. Frisoni. «Deseamos que el empleo de la infraestructura para fines científicos sea lo más sencillo posible -continuó-, que la curva de aprendizaje no sea más pronunciada que la que presenta un iPhone. N4U también permitirá ampliar la infraestructura de Grid inicial de 5 clústeres de computación al conectar nodos de CPU de nuevos emplazamientos, como los 2 500 añadidos recientemente en París gracias a una colaboración establecida con la Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas de Francia (CEA), y una asociación con la organización de biomedicina virtual «Enabling grids for e-science Biomed VO» («Activación de grids para la ciencia electrónica Biomed VO»). Otra iniciativa complementaria, outGRID, Unificará la infraestructura de Neugrid y la conectará a otros recursos de computación en Grid similares creados por el Laboratorio de Neuroimagen de la Universidad de California, Los Ángeles (Estados Unidos) y la plataforma de investigación de imagen encefálica CBRAIN desarrollada por la Universidad McGill de Montreal (Canadá). Para apoyar esta iniciativa se celebró recientemente un taller en la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT, Estados Unidos), agencia perteneciente a las Naciones Unidas. El Dr. Frisoni también es el coordinador científico del proyecto DECIDE, dedicado al desarrollo de herramientas de diagnóstico clínico basadas en la infraestructura de Neugrid. «Existen varias diferencias importantes entre la utilización de archivos de imágenes encefálicas para la investigación o para el diagnóstico», explicó. «Los investigadores comparan una gran cantidad de imágenes con muchas otras, mientras que el interés de los médicos reside en comparar imágenes de un paciente con un corpus de datos mayor que les facilite el diagnóstico de una enfermedad. Además, los corpus utilizados en la investigación son anónimos, mientras que las imágenes de un paciente concreto no lo son, lo que genera problemas en relación a la privacidad del paciente.» El proyecto DECIDE tratará estas cuestiones para que el empleo de la infraestructura de Grid contribuya al tratamiento médico de los pacientes. El objetivo principal de estos proyectos nuevos es la utilización de la computación en Grid en beneficio de la neurociencia, pero el Dr. Frisoni incide en que la misma infraestructura, arquitectura y tecnología podrían utilizarse para realizar nuevas investigaciones y nuevas herramientas de diagnóstico más eficientes en otros campos de la medicina. «Estamos contribuyendo a sentar los cimientos de un nuevo paradigma de investigación médica basada en la Grid», concluyó. La investigación de Neugrid fue subvencionada por el Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea. Enlaces útiles: - sitio web del proyecto «Una infraestructura electrónica basada en Grid para el archivo y la comunicación de datos y las aplicaciones intensivas en computación en el ámbito de las ciencias médicas» - ficha informativa del proyecto Neugrid en CORDIS - sitio web del proyecto «Expansión de los servicios y alcance de NeuGRID a nuevas comunidades de usuarios» - ficha informativa del proyecto NeuGRID for you en CORDIS - sitio web del proyecto «Una infraestructura electrónica mundial para la neurociencia computacional» - ficha informativa del proyecto outGRID en CORDIS Vídeos relacionados: - NeuGRID - outGRID Artículos relacionados: - Reportaje - Salvar los ecosistemas naturales con ecosistemas de infraestructuras electrónicas y de datos abiertos - La infraestructura Grid paneuropea inicia una nueva etapa