Estudio de aplicabilidad del tratamiento informático de los datos de neurociencia para la creación de imágenes no realistas de carácter simbólico
Fecha
2022
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Editor
Universidad Rey Juan Carlos
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Resumen
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.
Descripción
Tesis Doctoral leída en la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid en 2022. Directores de la Tesis: Luis Ignacio Pastor Pérez y
Susana Mata Fernández
Programa de Doctorado en Tecnologías de la Información y las
Comunicaciones
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