Estudio de aplicabilidad del tratamiento informático de los datos de neurociencia para la creación de imágenes no realistas de carácter simbólico

Abstract

La presente tesis se enmarca en el área de visualización científica y de información, un campo de la informática gráfica que está en rápida expansión. Más concretamente, esta tesis se centra en la aplicación de métodos de visualización a la representación simbólica de elementos físicos y sus principales características morfológicas en el campo de la neurociencia. El estudio del cerebro tiene un doble interés desde el punto de vista científico. Por una parte, las mejoras en el conocimiento de su estructura y el de los mecanismos que le gobiernan pueden permitir abordar sus enfermedades mediante nuevos planteamientos. Por otra parte, desde un punto de vista de ingeniería (especialmente desde las tecnologías de la información y las telecomunicaciones), el conocimiento del cerebro puede facilitar la concepción de nuevos modelos y procedimientos para el tratamiento y almacenamiento de la información, que produzcan mejores resultados o sean más eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, el avance en esta área debe ser capaz de tratar con el enorme nivel de complejidad del sistema nervioso; una característica que marca profundamente el progreso en este campo. La neuroanatomía ha experimentado un avance considerable durante las últimas décadas, gracias, entre otras cosas, a la aparición de nuevos métodos, técnicas e instrumentos de laboratorio, que han producido un importante crecimiento de las muestras biológicas analizadas y, en consecuencia, de los datos disponibles para su estudio. El resultado inmediato de esto es la creciente necesidad de nuevas herramientas que simplifiquen las tareas de análisis, facilitando el proceso especializado de estos datos. La reciente incorporación a los equipos de investigación de científicos de diversas disciplinas, que han aportado nuevos enfoques para profundizar en la organización del sistema nervioso, permite abordar el estudio con novedosos modelos de análisis que enriquecen las investigaciones en curso. Así, uno de los enfoques que se está desarrollando para el estudio de las complejas estructuras cerebrales y del sistema nervioso en general es el del uso de modelos gráficos abstractos que simplifiquen su comprensión, facilitando su representación para los diferentes niveles de escala en los que pueden ser estudiados. El uso de representaciones no realistas en neurociencia puede facilitar la comprensión de las complejas estructuras objeto de análisis, y por ello, ayudar a avanzar cualitativamente en el desarrollo de nuevos modelos abstractos de aplicación en estudios de población, detección de patologías, caracterización de morfologías, etc. Estas representaciones pueden ser igualmente un interesante vehículo para la comunicación de información entre neurocientíficos, así como una herramienta para la docencia de estas ciencias y la diseminación en general del conocimiento de sus componentes y estructuras. Este trabajo se centra en la propuesta de un modelo abstracto de representación de las neuronas, como elementos básicos del sistema nervioso central, que facilite el análisis de sus características más interesantes. Por tanto, el objetivo de esta tesis ha sido el desarrollo de un modelo de representación universal, de fácil asimilación, que permita identificar morfologías básicas y, posteriormente, patrones estructurales. Adicionalmente, en este trabajo también se ha buscado el desarrollo de métodos que permitan incluir datos adicionales a la morfología celular, métodos que han sido evaluados experimentalmente con el fin de valorar su aplicación en esta área. Durante el desarrollo de la tesis se ha creado también un software de representación simbólica que ha sido probado con datos provenientes de distintos repositorios públicos, software que ha sido validado experimentalmente, probando su capacidad para facilitar la interpretación este tipo de datos y la eficiencia en su aplicación a los estudios morfológicos en neurociencia.