Una técnica de cosmología adapta su análisis a la neuroimagen y permite "escuchar" la estructura del cerebro humano

El punto de partida de este avance se vincula con la participación de Emi-Pauline Kitaura, quien con apenas 14 años colaboró en las prácticas científicas de su padre y autor principal del estudio, Francisco-Shu Kitaura. Según informó el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), su formación en música y el aprendizaje de programación en Python abrieron el camino para explorar la transformación de imágenes cerebrales en sonido no solo como recurso divulgativo, sino como una herramienta de análisis científico sustentada en matemáticas.

Un equipo multidisciplinar integrado por especialistas en astrofísica, neurociencia, ingeniería y música ha dado a conocer una técnica derivada de la cosmología para analizar neuroimágenes, permitiendo “escuchar” la estructura interna del cerebro. De acuerdo con el IAC, la investigación publicada en Nature Scientific Reports muestra el primer caso de sonificación de orden superior aplicada a datos obtenidos de resonancia magnética estructural (MRI). Este método transforma la información tridimensional del cerebro en patrones musicales, considerando las relaciones espaciales y la complejidad estructural de los datos.

Tal como detalló el IAC, la metodología emplea herramientas matemáticas avanzadas, denominadas estadísticas de orden superior, que habitualmente se aplican en cosmología para analizar la manera en que se agrupan y organizan las galaxias en el Universo. Al trasladar este enfoque a las neuroimágenes, los especialistas logran detectar y describir la arquitectura cerebral con un nivel de detalle superior al de los métodos tradicionales. El proyecto Cosmic Brain, liderado desde el IAC y la Universidad de La Laguna, adapta estas técnicas cosmológicas con el objetivo de comprender mejor el envejecimiento cerebral y desarrollar herramientas para detectar de manera temprana enfermedades neurodegenerativas.

El medio IAC consignó que, gracias al análisis avanzado de imágenes de resonancia magnética, el equipo ha logrado traducir las variaciones cerebrales a una serie de sonidos y notas musicales. El propio Francisco-Shu Kitaura explicó que: “El resultado demuestra que las complejas formas tridimensionales del cerebro pueden convertirse en patrones audibles sin perder apenas información relevante”. Según reportó el instituto, los investigadores consideran que este nuevo enfoque ofrece una base cuantificable y sólida para la sonificación, y que tiene el potencial de aplicarse a otros conjuntos de datos complejos en ámbitos como la ciencia, la ingeniería o la medicina.

Los resultados del estudio parten de trabajos anteriores del mismo grupo, formado por Aurelio Carnero Rosell, Marc Huertas-Company, Niels Janssen, Antonella Maselli y Ernesto Pereda, junto a Kitaura, quienes ya habían mostrado que estas herramientas matemáticas permiten extraer información significativa de las imágenes cerebrales, como estimar la edad del cerebro. En el nuevo avance, el equipo profundizó en la conversión de estructuras cerebrales tridimensionales en patrones de sonido, lo que facilita la detección de patrones antes difíciles de identificar mediante análisis visual.

La motivación inicial de este proyecto surgió del interés de Emi-Pauline Kitaura por la música y su participación directa en el desarrollo del código necesario para la conversión de datos. Durante su estancia en el equipo de investigación, la joven asistió al grupo familiarizándose con conceptos estadísticos y contribuyendo al diseño informático, según describió el IAC.

Entre los efectos destacados de la técnica se encuentra su contribución a la accesibilidad. La sonificación permite a los investigadores y profesionales médicos con discapacidad visual acceder a información estructural compleja a través del oído. Según detalló el medio, pequeñas variaciones en la arquitectura cerebral, difíciles de detectar por métodos convencionales, pueden reconocerse a partir de los sonidos generados.

El propio Kitaura indicó: “La técnica de sonificación de orden superior desarrollada en este trabajo ofrece un marco matemático general que, en principio, puede aplicarse a otros tipos de datos complejos y multidimensionales”. Explicó que la generalidad del método podría extender su uso al análisis de sistemas complejos más allá del ámbito cerebral, sobre todo en casos en los que las estructuras no responden a patrones simples, informó el Instituto de Astrofísica de Canarias.

Así, la investigación muestra un cruce interdisciplinar entre cosmología y neurociencia, donde la adaptación de herramientas cuantitativas desarrolladas para entender el universo resulta eficaz para el análisis avanzado de la arquitectura cerebral. Según reportó el IAC, este trabajo representa un paso hacia nuevas formas de análisis científico y accesibilidad, al tiempo que plantea el potencial de la sonificación como vía para revelar información oculta en datos tridimensionales complejos.