Los gemelos digitales son representaciones virtuales de cosas del mundo real, y ya son un pilar en la manufactura de bienes, la industria y la tecnología aeroespacial. Existen doppelgängers digitales de ciudades, puertos y centrales eléctricas. El término fue introducido por primera vez en 2010 por el investigador de la NASA John Vickers, en un informe sobre la tecnología de las hojas de ruta de la agencia. Los analistas del sector estiman que el mercado de los gemelos digitales podría alcanzar casi 50 mil millones de dólares en el año 2026.

La idea no tardó en meterse en la biología. En 2016, Bill Ruh, entonces director general de General Electric Digital, predijo que "tendremos un gemelo digital al nacer, que tomará los datos de los sensores que todo el mundo utiliza, y este nos predecirá cosas sobre enfermedades, cáncer y otras cosas" Un gemelo digital podría informar sobre tratamientos personalizados para un paciente y predecir cómo podría desarrollarse su enfermedad. Incluso pudiera ser utilizado para ensayar posibles tratamientos, un proceso que puede estar lleno de riesgos, en lugar de probarlos en el paciente.

De momento, estos proyectos se encuentran en sus primeras fases. Un programa de investigación llamado Echoes, en el que participan investigadores de Europa, Reino Unido y Estados Unidos, trabaja para construir un corazón digital. Siemens Healthineers, empresa alemana de dispositivos médicos, pretende hacer lo mismo. Dassault Systèmes, empresa francesa de software, se asoció con la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos para aprobar lo que denomina "El Corazón Vivo". La empresa austriaca Golem está creando gemelos digitales de personas vulnerables que viven solas. La idea es que estos vigilen continuamente la salud de los individuos, alertando a los cuidadores si caen enfermos y necesitan ayuda.

Ahora los investigadores aspiran a un objetivo más ambicioso: crear un gemelo del cerebro. Neurotwin, un proyecto financiado por la Unión Europea, quiere diseñar un modelo informático de todo el cerebro de un paciente.

El equipo de Neurotwin espera que el modelo pueda utilizarse para predecir los efectos de la estimulación en el tratamiento de trastornos neurológicos, como la epilepsia y la enfermedad de Alzheimer. Están planeando un ensayo clínico y creará gemelos digitales de unos 60 pacientes con Alzheimer, que recibirán un tratamiento de estimulación cerebral optimizado específicamente para su cerebro. Un segundo ensayo clínico previsto para 2023 hará lo mismo, pero para pacientes con epilepsia focal resistente al tratamiento. Ambos son ensayos en prueba de concepto para determinar si el método funciona y así puede mejorar los resultados del tratamiento de estos pacientes. Si tiene éxito, el equipo planea ampliar su tecnología para estudiar otros aspectos del cerebro, como los implicados en la esclerosis múltiple, la rehabilitación de ictus, la depresión y los efectos de los psicodélicos.

Los fármacos no ayudan a un tercio de los pacientes epilépticos. Se ha demostrado además que la estimulación no invasiva, en la que se administran corrientes eléctricas indoloras al cerebro, ayuda a aliviar la frecuencia y la intensidad de los ataques. Pero la tecnología es aún bastante nueva y necesita perfeccionarse. Aquí es donde un cerebro virtual podría resultar muy útil.

Un cerebro hecho con unos y ceros

El avatar digital es básicamente un modelo matemático que se ejecuta en una computadora, explica Giulio Ruffini, coordinador del proyecto Neurotwin, director científico y cofundador de Neuroelectrics, una empresa española de tecnología sanitaria que desarrolla terapias no invasivas para trastornos neurológicos como la epilepsia. Para crear un doble digital de un paciente con epilepsia, el equipo de Neurotwin toma datos de resonancia magnética de media hora de duración y lecturas de electroencefalografía (EEG) de unos diez minutos y después los utiliza para hacer un modelo informático; este capta la actividad eléctrica del cerebro y simula de forma realista los principales tejidos cerebrales, como el cuero cabelludo, el cráneo, el líquido cefalorraquídeo y las materias gris y blanca.

Según Ruffini, el gemelo incluirá una red de "modelos neuronales masivos". Se trata básicamente de modelos informáticos del comportamiento medio de muchas neuronas conectadas entre sí mediante el ‘conectoma' del paciente, un mapa de las conexiones neuronales del cerebro. En el caso de la epilepsia, algunas zonas del conectoma podrían sobreexcitarse; en el caso, por ejemplo, de un ictus, el conectoma podría alterarse. Una vez creado el gemelo, el equipo puede utilizarlo para optimizar la estimulación del cerebro del paciente real "porque podemos hacer simulaciones interminables en la computadora hasta encontrar lo que necesitamos", refiere Ruffini. "Es, en este sentido, como un modelo computacional de predicción meteorológica".

Por ejemplo, para mejorar el tratamiento de un paciente con epilepsia, la persona llevaría un gorro en la cabeza todos los días durante 20 minutos mientras este administra estimulaciones eléctricas transcraneales al cerebro. Utilizando el gemelo digital, Ruffini y su equipo podrían optimizar la posición de los electrodos estimuladores, así como el nivel de corriente que se aplica.

La cuestión ética

La gemelación digital de cualquier órgano plantea toda una serie de cuestiones éticas. Por ejemplo, ¿tendría un paciente derecho a saber, o a no saber, si, por ejemplo, su gemelo predice que sufrirá un infarto en dos semanas? ¿Qué ocurre con el gemelo después de la muerte del paciente? ¿Tendrá sus propios derechos legales o éticos?

Por un lado, los dobles corporales virtuales nos ofrecen vías apasionantes y revolucionarias para desarrollar nuevos tratamientos, asegura Matthias Braun, especialista en ética de la Universidad de Erlangen-Nürnberg de Alemania, quien ha escrito sobre la ética que implica el uso de gemelos digitales en la atención sanitaria. "Pero, por otro lado, nos plantea retos", prosigue. ¿Quién debería ser el propietario de un gemelo digital? ¿La empresa que lo construye? "¿O tienes derecho a decir, bueno, me niego al uso de información o predicciones específicas con respecto a mi seguro médico o al uso en otros contextos? Para no atentar contra la autonomía o la privacidad, es importante que esa persona concreta tenga el control del uso [de su gemelo digital]", completa. Perder ese control daría lugar a lo que Braun denomina "esclavitud digital".

Ana Maiques, consejera delegada de Neuroelectrics, afirma que la empresa ya está lidiando con la cuestión de qué ocurre con los datos extremadamente personales sobre los que se construye un gemelo digital: "Cuando haces este tipo de personalizaciones, tienes que plantearte preguntas difíciles, ¿verdad? ¿A quién van a pertenecer esos datos? ¿Qué vas a hacer con los datos?", se pregunta.

El proyecto ha reclutado a investigadores para que diseccionen los componentes éticos y filosóficos de la empresa, entre ellos Manuel Guerrero, neuroeticista de la Universidad de Uppsala, en Suecia. Para Neurotwin, un proyecto con sede en Europa, los datos recopilados estarán protegidos por el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) de la Unión Europea. Esto significa que cualquier uso de los datos requiere el consentimiento de su propietario, aclara Guerrero.

Él y su equipo también están estudiando si el término ‘gemelo digital’, que se acuñó por primera vez para la fabricación, sigue siendo el más adecuado para copiar algo tan intrincado y dinámico como un cerebro o un corazón vivos. El cerebro es mucho más complejo que otros tipos de gemelos procedentes del sistema de fabricación, por lo que la noción de un gemelo para el cerebro es algo que se está debatiendo en la comunidad neurocientífica", expresa.

Y ocuparse del cerebro es algo de muchos órdenes de magnitud más complejo que modelar el corazón o el riñón, además de ser potencialmente más complejo desde el punto de vista ético: "Estamos creando modelos computacionales bastante sofisticados del cerebro", afirma Ruffini. "En algún momento, creo que quedará borroso hasta qué punto este gemelo digital es solo eso o es un ser sensible".

Braun afirma que llegó el momento de afrontar estas complejas cuestiones: "Para mí, son retos realmente importantes a los que tenemos que enfrentarnos ahora", piensa. "Sabemos lo que ocurre si nos limitamos a decir: 'Bueno, desarrollemos una tecnología y ya veremos'", añade, advirtiendo de los peligros que conlleva dejar para más adelante las consecuencias éticas y morales.

Pero el equipo de Neurotwin afirma que, si se hace bien, este hermanamiento digital podría mejorar drásticamente tanto los resultados de los pacientes como lo que sabemos sobre los trastornos cerebrales difíciles de tratar. "Estamos trabajando para ayudar realmente a las personas que sufren enfermedades cerebrales desde una perspectiva completamente distinta", comenta Maiques. "Nos gusta llamarlo una nueva categoría de terapéutica, en la que realmente se está utilizando el poder de la física y las matemáticas para descodificar el cerebro".

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