La sonificación del cerebro es una nueva técnica multidisciplinaria que adapta herramientas de la astrofísica para transformar la estructura cerebral en sonido, revelando patrones ocultos y abriendo vías para el diagnóstico precoz.
Un equipo multidisciplinario único, integrado por especialistas en astrofísica, neurociencia, ingeniería y música, ha presentado una técnica revolucionaria. Esta innovación adapta herramientas de la cosmología para lograr la sonificación del cerebro humano. Esto permite “escuchar” la compleja estructura interna de este órgano vital.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Scientific Reports, marca la primera vez que se aplica una sonificación de orden superior a datos de resonancia magnética estructural (MRI). La técnica consiste en transformar la información tridimensional del cerebro en sonido, respetando las relaciones espaciales y la complejidad de los datos.
Según explican en una nota del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el método emplea herramientas matemáticas desarrolladas originalmente para estudiar la estructura a gran escala del Universo. Este enfoque permite que patrones que son imperceptibles a través de la vista puedan ser detectados y analizados mediante el sentido del oído.
El trabajo se gestó dentro del proyecto Cosmic Brain, dirigido por Francisco-Shu Kitaura, investigador del IAC y de la Universidad de La Laguna. El objetivo a largo plazo de este proyecto es adaptar las técnicas de análisis cosmológico a la neuroimagen, buscando comprender el envejecimiento cerebral y apoyar la detección temprana de enfermedades neurodegenerativas.
Herramientas cósmicas para la sonificación del cerebro
El núcleo de esta innovación, detalla el IAC, se encuentra en el uso de herramientas matemáticas avanzadas, conocidas como estadísticas de orden superior, aplicadas a las imágenes de resonancia magnética. Estas técnicas tienen un historial probado en cosmología.
En la astrofísica, estas estadísticas se utilizan para analizar cómo las galaxias se organizan y se agrupan, formando estructuras complejas en el Universo. Ahora, el mismo enfoque se ha trasladado con éxito al estudio del cerebro humano. Esto permite describir y detectar con un mayor nivel de detalle la riqueza y complejidad de su arquitectura interna. La transferencia de técnicas es la clave.
A partir de este análisis avanzado de las imágenes de resonancia magnética, el equipo es capaz de traducir las variaciones estructurales del cerebro a una amplia gama de sonidos y notas musicales. La complejidad de las formas tridimensionales del órgano se convierte en patrones audibles.
«El resultado demuestra que las complejas formas tridimensionales del cerebro pueden convertirse en patrones audibles sin perder apenas información relevante», explica Kitaura, el autor principal del estudio. Este enfoque establece una base sólida y cuantificable para la sonificación del cerebro, con potencial para aplicarse a otros datos complejos.
Este trabajo se basa directamente en una investigación anterior del equipo (compuesto por Aurelio Carnero Rosell, Marc Huertas-Company, Niels Janssen, Antonella Maselli y Ernesto Pereda, junto con Kitaura). Dicho estudio ya había demostrado que estas herramientas matemáticas podían extraer información clave de las imágenes de resonancia magnética, como la estimación de la edad cerebral.
El factor musical y nuevas vías de accesibilidad
La idea de este proyecto innovador comenzó a tomar forma gracias a una práctica de verano. Emi-Pauline Kitaura, quien entonces tenía solo 14 años y era estudiante de violonchelo, realizó unas prácticas en el grupo de investigación de su padre. Su vínculo con la música fue el detonante.
La joven impulsó al equipo a explorar la sonificación no solo como una herramienta de divulgación, sino como un método de análisis científico con una base matemática sólida. Durante su estancia en el grupo, Emi-Pauline aprendió a usar Python, se familiarizó con conceptos estadísticos y contribuyó al desarrollo del código que hoy es el método de sonificación del cerebro.
Más allá de las aplicaciones en investigación, los autores del estudio destacan que esta técnica ofrece nuevas vías de accesibilidad en la ciencia. La sonificación permite a científicos y médicos con discapacidad visual percibir y analizar datos multidimensionales complejos a través del sonido.
«Esto abre la puerta a su uso en el estudio de sistemas complejos más allá del cerebro humano, especialmente en aquellos casos en los que las estructuras no siguen patrones simples», concluyen los investigadores. La sonificación del cerebro es un hito para la ciencia.
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