Los avances de la inteligencia artificial están abriendo nuevas posibilidades para investigar cómo funciona el cerebro y comprender los procesos relacionados con la salud mental. En este contexto, la Universidad de Stanford anunció la financiación de cinco proyectos que combinarán inteligencia artificial y neurociencia para estudiar la depresión, la psicoterapia, el aprendizaje infantil, el desarrollo neuronal y el olfato. La iniciativa es impulsada por el Wu Tsai Neurosciences Institute y el Institute for Human-Centered Artificial Intelligence (Stanford HAI).
La nueva convocatoria reúne a investigadores de psiquiatría, psicología, genética, ingeniería y ciencias de la computación, quienes emplearán herramientas de inteligencia artificial junto con técnicas de estudio cerebral para abordar preguntas sobre el funcionamiento del sistema nervioso y las experiencias humanas.
Stanford amplía su programa de investigación en inteligencia artificial y neurociencia
La financiación corresponde a la segunda ronda de AI and Neuroscience Grants, un programa conjunto que comenzó en 2022 para promover investigaciones entre especialistas de ambas disciplinas. En su primera convocatoria, cuatro equipos recibieron subvenciones individuales de 125.000 dólares por un año para estudiar la rehabilitación después de un accidente cerebrovascular, la enfermedad de Parkinson, la decodificación del habla y las conexiones entre neuronas.
El programa retoma una relación científica que se remonta a las décadas de 1940 y 1950, cuando los primeros modelos de redes neuronales artificiales fueron desarrollados a partir de ideas sobre las redes biológicas del cerebro. Aunque posteriormente ambas áreas siguieron caminos diferentes, durante los últimos quince años han aumentado sus colaboraciones, particularmente en el estudio de procesos cerebrales y el desarrollo de modelos computacionales.
Dos investigaciones estudiarán la depresión y la actividad cerebral durante la psicoterapia
Entre los cinco proyectos seleccionados, dos abordarán preguntas relacionadas directamente con la investigación psiquiátrica. Uno examinará la identificación de subtipos biológicos de depresión y el otro analizará la relación entre las conversaciones terapéuticas y los cambios de actividad cerebral.
- Depresión y subtipos biológicos mediante inteligencia artificial: Cammie Rolle, de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento, y Ellen Kuhl, de Ingeniería Mecánica, utilizarán IA para relacionar imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) con registros de electroencefalografía (EEG). La investigación evaluará si el EEG, por sí solo o combinado con otras técnicas, puede contribuir a identificar con mayor precisión distintos subtipos de depresión y orientar tratamientos diferenciados.
- Actividad cerebral durante la psicoterapia: Corey Keller y Manish Saggar, de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento, registrarán la actividad eléctrica intracraneal de pacientes que participan en sesiones de psicoterapia mientras reciben monitoreo por epilepsia. Mediante modelos de lenguaje y métodos matemáticos, analizarán cómo diferentes elementos de las conversaciones terapéuticas se relacionan con los cambios en la actividad cerebral. Su objetivo a largo plazo es construir un atlas neuronal de la psicoterapia que contribuya al estudio de tratamientos más eficaces.
Stanford señala que las investigaciones recientes con resonancia magnética funcional han permitido identificar diferentes subtipos de depresión, mientras que todavía se conoce poco sobre la manera en que las conversaciones terapéuticas influyen en la actividad cerebral en tiempo real. Estas preguntas constituyen el punto de partida de los dos proyectos.
Aprendizaje infantil, células neuronales y olfato completan los cinco proyectos financiados
Los otros tres equipos investigarán procesos relacionados con el desarrollo cerebral y las experiencias sensoriales. Sus trabajos utilizarán modelos de inteligencia artificial para estudiar cómo aprenden los bebés, cómo se forman distintos tipos celulares en el cerebro y cómo se relacionan las percepciones de los olores con la actividad neuronal.
- Aprendizaje visual durante la infancia: Cameron Ellis, Michael Frank y Dan Yamins, del área de Psicología, combinarán resonancia magnética funcional con videos captados desde la perspectiva de un bebé. Con estos datos entrenarán un modelo de inteligencia artificial para estudiar cómo los niños pequeños desarrollan habilidades visuales a partir de una cantidad limitada de experiencias y cómo estos procesos pueden ayudar a diseñar sistemas de aprendizaje más eficientes.
- Diferenciación de células neuronales: Marius Wernig, de Patología, y Anshul Kundaje, de Genética y Ciencias de la Computación, desarrollarán un modelo fundacional de tipos celulares neuronales utilizando herramientas de genética e inteligencia artificial. La investigación buscará identificar las bases moleculares que permiten que células con información genética esencialmente idéntica adquieran diferentes identidades durante el desarrollo cerebral.
- Olfato y experiencias personales: Todd Coleman, de Bioingeniería, y Emily Fox, de Estadística y Ciencias de la Computación, combinarán registros electromagnéticos cerebrales y modelos de lenguaje para estudiar la relación entre los patrones de actividad neuronal y las experiencias subjetivas de los olores. El proyecto busca identificar principios que permitan desarrollar sistemas de IA capaces de representar mejor aspectos de la experiencia humana que dependen del contexto personal.
Estas investigaciones parten de preguntas diferentes. En el caso del aprendizaje infantil, los científicos estudiarán la capacidad de los bebés para adquirir habilidades con menos información que la utilizada habitualmente para entrenar modelos de IA. Los otros proyectos se concentrarán en la diferenciación celular y en la relación entre actividad cerebral y percepción sensorial.
Stanford busca fortalecer la colaboración entre especialistas en neurociencia e inteligencia artificial
Kang Shen, director del Wu Tsai Neurosciences Institute, destacó que la convocatoria se desarrolla en un momento de avances para ambas disciplinas. Según explicó, la colaboración con Stanford HAI busca apoyar investigaciones que permitan profundizar en la comprensión del cerebro y promover el desarrollo ético de sistemas de inteligencia artificial inspirados en las capacidades humanas.
Por su parte, James Landay, director de Stanford HAI, señaló que la iniciativa mantiene el enfoque interdisciplinario y centrado en las personas que caracteriza al instituto. El programa reúne a investigadores de distintas especialidades para desarrollar proyectos que contribuyan tanto al conocimiento neurocientífico como al avance de la inteligencia artificial.
Las dos instituciones comparten el propósito de fomentar equipos científicos que integren métodos y conocimientos de diferentes áreas, desde la investigación biológica y clínica hasta el desarrollo de sistemas computacionales.
¿Qué herramientas utilizarán los equipos para estudiar el funcionamiento cerebral?
Las investigaciones combinarán técnicas de registro y análisis cerebral con herramientas de inteligencia artificial. Entre los principales métodos anunciados por Stanford se encuentran la resonancia magnética funcional, que permite estudiar cambios asociados con la actividad cerebral; la electroencefalografía, que registra señales eléctricas mediante electrodos situados sobre el cuero cabelludo; y los registros intracraneales obtenidos durante el monitoreo de pacientes con epilepsia.
Los equipos también utilizarán grandes modelos de lenguaje para estudiar conversaciones terapéuticas y experiencias subjetivas, además de herramientas de genética y modelos computacionales destinados a investigar los mecanismos de diferenciación neuronal.
La selección de estas tecnologías responde a los objetivos particulares de cada proyecto. Stanford no informó resultados derivados de esta segunda convocatoria, que corresponde a la financiación de investigaciones por desarrollar.
¿Qué alcance tiene la nueva financiación de Stanford para la neurociencia?
La segunda ronda de AI and Neuroscience Grants financiará cinco equipos que trabajarán en problemas relacionados con la salud mental, el desarrollo cerebral y la representación computacional de experiencias humanas. Los estudios sobre depresión y psicoterapia explorarán métodos que podrían contribuir al conocimiento de los trastornos psiquiátricos, mientras que los demás proyectos se orientarán a comprender procesos de aprendizaje, diferenciación neuronal y percepción sensorial.
El anuncio corresponde al inicio de nuevas investigaciones y no a la presentación de herramientas diagnósticas o tratamientos clínicos validados. Con esta convocatoria, Stanford mantiene su programa de colaboración entre neurociencia e inteligencia artificial, incorporando cinco líneas de estudio que vinculan el funcionamiento del cerebro con el desarrollo de modelos computacionales.
