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Anders Dale

Anders Martin Dale es un destacado neurocientífico y profesor de radiología, neurociencias, psiquiatría y ciencia cognitiva en la Universidad de California, San Diego (UCSD), [1] y es uno de los principales desarrolladores mundiales de sofisticadas técnicas de neuroimagen computacional. [2] [3] Es el director fundador del Centro de Genética de Imágenes Multimodales (CMIG) en la UCSD. [4]

Dale fundó y desarrolló inicialmente el software de análisis de imágenes cerebrales FreeSurfer como estudiante de posgrado en la UCSD. [5] Más tarde co-desarrolló FreeSurfer en el Hospital General de Massachusetts/Escuela de Medicina de Harvard con Bruce Fischl. [6] Además de FreeSurfer , sus principales contribuciones científicas incluyen el desarrollo de: a) imágenes por resonancia magnética funcional relacionadas con eventos (fMRI) (con Randy Buckner en Harvard), [7] b) un método in vivo para cuantificar el espesor de la materia gris de la corteza cerebral usando imágenes por MRI (con Bruce Fischl en Harvard), [8] c) una plataforma de análisis para combinar fMRI con magnetoencefalografía (MEG), [9] d) morfometría computacional para etiquetar automáticamente regiones cerebrales usando exploraciones por MRI (con Bruce Fischl en Harvard y Rahul Desikan y Ron Killiany en la Universidad de Boston), [10] [11] y e) metodologías basadas en MRI para cuantificar el cambio longitudinal en regiones cerebrales (con Dominic Holland en la UCSD). [12]

Desde 2013, en colaboración con Ole Andreassen en la Universidad de Oslo, y utilizando estadísticas de resumen de GWAS (valores p y razones de probabilidades ), Dale ha desarrollado y validado métodos para evaluar la superposición genética (pleiotropía) en enfermedades y fenotipos. [13] Estos métodos de pleiotropía genética han proporcionado información valiosa en una serie de enfermedades e identificado nuevos polimorfismos de un solo nucleótido asociados con un mayor riesgo de esquizofrenia, trastorno bipolar, [14] enfermedad de Alzheimer, [15] enfermedad de Parkinson, demencia frontotemporal, [16] degeneración corticobasal, [17] hipertensión, hipercolesterolemia y enfermedad de la arteria coronaria. [18] En colaboración con Rahul Desikan y Chun Fan, Dale ha desarrollado una puntuación poligénica para cuantificar el riesgo "personalizado" para cuantificar la edad de aparición de la enfermedad de Alzheimer. [19]

Vida temprana y educación

Dale nació en Noruega en 1964, hijo del mayor general Torstein Dale y Unn Søiland Dale. Estudió en la Universidad de Texas entre 1983 y 1985 y obtuvo una licenciatura en Ciencias de la Computación, tras lo cual sirvió en la Fuerza Aérea Noruega. Luego dirigió una pequeña empresa de consultoría de sistemas de control. Entre 1989 y 1990 asistió a Harvard y al MIT con una beca Fulbright, y recibió una maestría en Ciencias de la Ingeniería. Luego realizó estudios de posgrado en la UCSD entre 1989 y 1994.

Fue durante este período en la UCSD que Dale comenzó a trabajar en el desarrollo de algoritmos precisos y automatizados para la segmentación de la cabeza, que es vital para el modelado correcto de las señales ópticas y de EEG/MEG. Fue pionero en métodos de combinación de pruebas de EEG, MEG y MRI para localizar la actividad cerebral. También realizó un trabajo importante en el análisis de datos de MRI basados ​​en la superficie y en el mapeo de la corteza visual. Recibió un doctorado en Ciencias Cognitivas en 1994, convirtiéndose en uno de los primeros graduados del Departamento de Ciencias Cognitivas de la UCSD. [3] [20] [21]

En una entrevista de 2003, Dale explicó que “siempre había estado interesado en utilizar métodos de modelado cuantitativo y simulaciones para responder a preguntas biológicas”, y que como estudiante de Harvard había estado “interesado en abordar las redes neuronales conexionistas desde un ángulo más biológico”. Cuando fue a la UCSD para continuar su trabajo de posgrado, su interés “se desplazó a aprender cómo probar modelos de cómo funciona el cerebro. Lo ideal sería probar los modelos no en animales anestesiados y cortes cerebrales, sino midiendo la actividad cerebral en humanos de forma no invasiva. Quería estudiar a personas normales haciendo tareas normales. Eso fue lo que me llevó a la imagenología. Mi objetivo era ver qué tipo de cosas podemos medir de forma no invasiva que se puedan relacionar cuantitativamente con los modelos que queremos construir... Quería saber qué estamos midiendo exactamente, cómo podemos modelarlo y cómo podemos relacionar la señal con lo que está sucediendo en el cerebro fisiológicamente... a un nivel que digamos que se pueda medir de forma invasiva y que se pueda relacionar con parámetros de modelos cuantitativos”. Su trabajo de tesis en la UCSD, dijo, “se centró en los problemas de EEG y MEG directos e inversos, y en cómo utilizar la información anatómica para limitar las soluciones. Está claro que si solo se utilizan medidas de EEG o MEG, la precisión espacial no es lo suficientemente buena como para hacer inferencias a una escala que sea más útil para la neurociencia. Eso nos llevó a intentar utilizar información con mayor resolución espacial para limitar o sesgar nuestras estimaciones de las fuentes de señales en el cerebro”. [20]

Centro de Imágenes Biomédicas Athinoula A. Martinos y cátedra de Harvard

Después de completar su trabajo de posgrado en la UCSD, Dale regresó al área de Boston, donde de 1996 a 2004 fue profesor asociado de radiología en la Universidad de Harvard y director asociado del Centro Athinoula A. Martinos para Imágenes Biomédicas, que es operado conjuntamente por el Hospital General de Massachusetts, la Facultad de Medicina de Harvard y el MIT. Durante este período en Harvard, Dale continuó desarrollando tecnologías de imágenes no invasivas y utilizó la resonancia magnética estructural para diagnosticar trastornos neurológicos. [3] [20] [21] Fue hacia el final de sus días de estudiante de posgrado en Harvard y durante su estadía postdoctoral en la UCSD, dijo Dale más tarde, que comenzó a trabajar con resonancia magnética y fMRI. "El campo recién estaba comenzando", explicó. "Intentamos utilizar la reconstrucción de la superficie cortical a partir de la resonancia magnética para restringir la localización de las señales de EEG y MEG. También usamos esas representaciones geométricas de la corteza, combinadas con la resonancia magnética funcional, para buscar mapas en la corteza visual. Steve Engel, de Stanford, acababa de desarrollar el paradigma del estímulo codificado por fases. Demostró que si se presenta a los sujetos un anillo en expansión y cuñas rotatorias, se puede aplicar el análisis de Fourier a las señales de fMRI vóxel por vóxel y obtener un mapa de retardo o una estimación de la representación retinotópica. Se nos ocurrió la idea de observar estos mapas en la superficie cortical, porque en realidad son bidimensionales. Aunque la topología de estos mapas es simple, su plegamiento los hace complejos en volumen. Para visualizar y analizar los patrones de actividad cerebral, es realmente necesario tener en cuenta la geometría individual de la corteza. Así que decidimos hacer un experimento. Fuimos al Hospital General de Massachusetts y probamos nuestro pequeño experimento durante un fin de semana... Funcionó muy bien y los resultados llegaron a la revista Science. [20]

Durante este período, Dale y Bruce Fischl, un colega de la Facultad de Medicina de Harvard y del Hospital General de Massachusetts, continuaron desarrollando el software de análisis de imágenes cerebrales conocido como FreeSurfer, en el que Dale había comenzado a trabajar en la UCSD.

Laboratorio de imágenes multimodales y cátedra de la UCSD

Dale ha sido profesor de radiología, neurociencias, psiquiatría y ciencia cognitiva en la UCSD desde 2004, y es el codirector fundador del Laboratorio de Imágenes Multimodales (MMIL) de la UCSD, que el sitio web de la universidad describe como "una iniciativa interdisciplinaria de los Departamentos de Neurociencias y Radiología". Dale es "la persona de contacto designada" en ambos departamentos "para integrar los diversos modos y métodos de recopilación de datos de imágenes, incluida la resonancia magnética funcional (fMRI), la magnetoencefalografía (MEG), la electroencefalografía (EEG) y las imágenes ópticas". Los esfuerzos de Dale, afirma el sitio web, "están dirigidos a tres áreas: desarrollo continuo y refinamiento de algoritmos precisos y automatizados para sujetos de evaluación utilizando enfoques multimodales para la recopilación de datos; análisis estadístico de datos; y realización de estudios en modelos animales utilizando imágenes ópticas, fMRI de alto campo y registros electrofisiológicos para mejorar la interpretación de los estudios de neuroimagen". Su trabajo “ha dado como resultado el desarrollo de herramientas de software que permiten la segmentación automatizada de toda la cabeza y el cerebro, incluyendo el neocórtex y las estructuras subcorticales, a partir de datos de resonancia magnética”. Más recientemente, Dale y sus colegas de laboratorio han estado utilizando los métodos que han desarrollado para evaluar alteraciones morfométricas regionales resultantes del envejecimiento y de afecciones como la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington. [3] [21]

Según un sitio web de la UCSD, el trabajo del laboratorio de Dale en la UCSD ha producido varios otros desarrollos tecnológicos, incluyendo “un método para rastrear y corregir el movimiento de la cabeza, en tiempo real, durante las exploraciones de resonancia magnética; un método totalmente automatizado para identificar los tractos de materia blanca a partir de las exploraciones de resonancia magnética; y un método para cuantificar el cambio anatómico longitudinal a partir de exploraciones de resonancia magnética en serie”. Además, el laboratorio ha producido “un programa de software gratuito que ayuda en el estudio de los cambios anatómicos asociados con las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer y el deterioro cognitivo leve (DCL). Esta tecnología, desarrollada para la Iniciativa de neuroimagen de la enfermedad de Alzheimer (ADNI), implica resonancias magnéticas longitudinales y exploraciones PET, así como biomarcadores del LCR en un gran número de pacientes”. Dale también ha iniciado una serie de “esfuerzos de colaboración utilizando métodos de neuroimagen para estudiar las influencias genéticas y ambientales en la estructura y el desarrollo del cerebro” y una “versión aprobada por la FDA de su tecnología de segmentación automatizada ahora se usa de manera rutinaria para la evaluación cuantitativa de la atrofia regional en pacientes bajo evaluación clínica para EA/DCL en la UCSD”. [21]

En 2009, el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (NIDA), parte de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), otorgó una subvención de $8,950,590 bajo la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense (ARRA) para financiar un proyecto en la UCSD, el Estudio de Imágenes Pediátricas, Neurocognición y Genética (PING), en el que Dale jugó un papel importante. El estudio hizo uso de “sofisticadas herramientas de mapeo genético y tecnología de imágenes para recopilar una gran cantidad de datos sobre el desarrollo cerebral en niños”. Dale dijo que “nuestro objetivo principal es crear una base de datos –esencialmente un mapa que represente el paisaje genómico del cerebro humano en desarrollo– como un recurso para la comunidad científica”. [2] Como resultado del proyecto PING, Dale y sus colegas investigadores “desarrollaron un conjunto multidimensional de mediciones cerebrales que, cuando se toman en conjunto, pueden evaluar con precisión la edad de un niño con un 92 por ciento de precisión”. [22]

Laboratorios CorTechs

En 2001, Dale cofundó con Áine Behan la empresa de neuroimagen CorTechs Labs Incorporated en La Jolla, California, para la que trabaja como asesor científico principal. [3] [20] [21]

CorTechs Labs se describe a sí mismo como “un grupo de científicos, ingenieros, profesionales de negocios y especialistas clínicos dedicados a llevar tecnologías de análisis de imágenes cerebrales de vanguardia al mercado comercial”. Estas tecnologías “pueden ayudar a los médicos a diagnosticar y tratar de manera más efectiva trastornos neurológicos graves que afectan a millones de pacientes en todo el mundo. Nuestra misión es traducir de manera efectiva los frutos de dicha investigación a la práctica clínica de rutina”.

El sitio web de CorTechs explica que “actualmente está lanzando al mercado nuestro producto de morfometría cerebral clínica de próxima generación, NeuroQuant®”, un dispositivo que “deriva automáticamente datos anatómicos cuantitativos críticos a partir de imágenes de resonancia magnética cerebral y los compara con datos de individuos sanos, en una analogía aproximada con la información normativa que proporcionan los informes cuantitativos de los análisis de sangre sobre los marcadores moleculares. Los neurólogos, neurorradiólogos y otros expertos en el diagnóstico y tratamiento de trastornos del sistema nervioso central pueden utilizar este producto para derivar información complementaria que puede ayudar en la detección y el tratamiento de procesos patológicos en pacientes individuales. Esta herramienta también puede proporcionar biomarcadores de imágenes sensibles que pueden reducir el gasto y la duración de los ensayos clínicos”. Además, CorTechs ha recibido financiación del Instituto Nacional del Envejecimiento de EE. UU. “para utilizar los datos recopilados del proyecto de la Iniciativa de Neuroimagen de la Enfermedad de Alzheimer (ADNI) copatrocinado por los NIH y la industria farmacéutica, para establecer una indicación para el uso de NeuroQuant® como herramienta complementaria en la evaluación de pacientes con EA”. [23] Desde entonces, NeuroQuant® se ha estudiado en una variedad de patologías neurológicas más allá de su propósito inicial previsto para la enfermedad de Alzheimer, como la lesión cerebral traumática (LCT) y la epilepsia. [24] [25]

Otras actividades profesionales

Dale fue miembro del cuerpo docente consultor del Programa de Capacitación en Neurociencia Cognitiva del NIMH entre 2011 y 2012. [26]

Premios

Publicaciones seleccionadas

Dale ha publicado artículos en numerosas disciplinas científicas y médicas, en una amplia gama de revistas, incluidas Science, Nature, Neuron, PNAS, PLOS Genetics, Plos Medicine, Molecular Psychiatry, Annals of Neurology, Acta Neuropathologica, Radiology y Circulation . [21]

Referencias

  1. ^ "Perfil de la UCSD". Archivado desde el original el 20 de julio de 2011.
  2. ^ ab "Subvención de estímulo de casi 9 millones de dólares a la UC San Diego financia un gran estudio sobre cerebros jóvenes". Noticias de la UCSD .
  3. ^ "Página web de MMIL".
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