Durante décadas, el aprendizaje basado en la simulación ha sido fundamental en la educación médica, ya que proporciona a los estudiantes un entorno seguro y controlado para practicar habilidades esenciales. Sin embargo, los modelos tradicionales no suelen reflejar con exactitud la complejidad de la fisiología humana. AIBODY es una plataforma revolucionaria que simula la fisiología humana desde el nivel celular. Al modelar los procesos bioquímicos y biofísicos en tiempo real, AIBODY proporciona una precisión sin precedentes, ofreciendo posibilidades transformadoras para la educación, la investigación y la medicina personalizada.
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A lo largo de la historia, el aprendizaje basado en la simulación ha sido un pilar de la educación sanitaria y la formación médica profesional, utilizado para preparar a los estudiantes para tratar a los pacientes de forma eficaz, profesional y segura. Pero aunque la tecnología que hace posible las simulaciones sanitarias sigue evolucionando, los modelos tradicionales de simulación descendente que dominan el campo siguen estando limitados en su capacidad de captar con precisión las situaciones clínicas del mundo real. Suelen carecer de la profundidad necesaria para reproducir de forma realista la naturaleza compleja e interconectada de la fisiología humana, y de la flexibilidad para recrear y responder en tiempo real a una amplia gama de escenarios que se encuentran en un entorno clínico. Estas deficiencias limitan la utilidad de los modelos para los alumnos, dificultando la transferencia de las habilidades adquiridas mediante la simulación a la atención real al paciente.
Ahora imagina un enfoque radicalmente nuevo, que simule la fisiología humana de abajo arriba, en lugar de arriba abajo. Un enfoque que parta de los «primeros principios» de la biología, modelando las funciones fisiológicas a nivel subcelular y captando con precisión los procesos dinámicos, no lineales e interconectados que tienen lugar en el organismo humano.
Este nuevo enfoque está detrás del modelo de propósito general de fisiología humana de AIBODY.
Producto de más de una década de investigación y desarrollo, este innovador modelo consta de más de 132.000 parámetros distintos que se recalculan continuamente cada pocos milisegundos para ofrecer simulaciones de alta resolución en tiempo real que reproducen la complejidad subyacente de la fisiología humana.
A diferencia de los modelos tradicionales, que simplifican en exceso los sistemas fisiológicos, las simulaciones de AIBODY comienzan en el nivel subcelular y ascienden hasta el nivel de los tejidos, los órganos, los sistemas y, en última instancia, el organismo, de un modo estrictamente basado en reglas y enraizado en la investigación científica. Esto permite a AIBODY integrar modelos de los sistemas cardiovascular, endocrino y nervioso, creando la bioplataforma más versátil de su clase. Este nivel sin precedentes de precisión y versatilidad es prometedor para una amplia gama de aplicaciones en educación, dispositivos médicos, investigación farmacéutica, medicina personalizada y salud preventiva.
Por ejemplo, varias universidades importantes ya utilizan la herramienta de educación médica interactiva basada en la simulación de AIBODYpara simplificar la enseñanza de conceptos complejos, acelerar el aprendizaje de los estudiantes y reproducir la experiencia clínica práctica sin sacrificar la precisión.
Construir un ser humano digital, célula a célula.
En el núcleo de la plataforma de AIBODY se encuentra un Módulo Celular patentado. El equipo científico y tecnológico de AIBODY ha dedicado seis años a modelizar la actividad celular bioquímica y biofísica. La culminación de este trabajo ha dado lugar a un sistema único que puede imitar múltiples tipos de células humanas calibrando varios atributos celulares específicos.
Estos modelos de células basados en la bioquímica son el núcleo de la representación de tejidos, órganos y sistemas de órganos de AIBODY. Cada célula digital del modelo puede comunicarse con otras células por transferencia de impulsos eléctricos (corazón o tejido nervioso) y por señalización hormonal mediante el modelado de receptores de la superficie celular.
Utilizando este novedoso enfoque, AIBODY es capaz de representar principios biológicos y físicos muy detallados. La resolución completa de la simulación a nivel subcelular y celular sienta una base sólida que capta los verdaderos mecanismos de las funciones fisiológicas. A partir de ahí, mediante un enfoque propio basado en agentes, el modelo incorpora una dinámica no lineal que permite representar interacciones complejas y bucles de retroalimentación, en los que pequeños cambios pueden crear efectos significativos en todo el sistema.
Una ventaja clave de este modelo es la inclusión de mecanismos homeostáticos de retroalimentación, que permiten a la simulación adaptarse y mantener la estabilidad de forma natural, sin depender de respuestas preprogramadas.
La arquitectura del sistema de este modo permite responder en tiempo real a diversos estímulos y condiciones, con recálculos continuos que reflejan la fluidez de los procesos fisiológicos de la vida real y producen respuestas naturales y orgánicas al simular los efectos de fármacos, dispositivos médicos o intervenciones quirúrgicas.
Breaking Bread: Modelo Bioquímico
Un gran ejemplo de la potencia del modelo de AIBODY está en su bioquímica. Proporciona una profundidad sin parangón en la simulación bioquímica al alejarse de los modelos simplificados de parámetros globales. En su lugar, AIBODY programa, en código informático, cada etapa de la cadena de transformaciones bioquímicas que se producen en una célula. Y lo que es más importante, el modelo permite ajustar el rendimiento de las enzimas, una capacidad que proporciona un nivel de sofisticación y precisión sin parangón en la simulación patológica.
Tomemos como ejemplo el catabolismo de la glucosa y supongamos que el organismo virtual AIBODY acaba de consumir una rebanada de pan.
El modelo de AIBODY cubre todo el espectro de la bioquímica, simulando el proceso completo desde la ingestión inicial del pan y la descomposición del almidón en glucosa, pasando por el ciclo de Krebs completo y hasta la síntesis de ATP.
En cambio, en un modelo descendente tradicional, el catabolismo de la glucosa se describiría mediante un coeficiente de transformación con el uso de una simple ecuación. Esto simplifica enormemente el proceso de simulación, pero omite por completo la cadena de reacciones.
Generación de actividad eléctrica
Otra ventaja clave del enfoque subcelular es la posibilidad de desarrollar un sofisticado modelo de membrana celular mediante el cual AIBODY reproduce el potencial de acción, lo que permite simulaciones realistas de la actividad electrofisiológica. Este modelo simula la generación de descargas eléctricas mediante desplazamientos de la concentración de iones a través de una membrana celular, reflejando principios electrofisiológicos de la vida real.
El modelo de membrana celular de AIBODY consta de cuatro componentes que funcionan al unísono:
1. Bicapa lipídica: Establece diferencias de potencial a través de la membrana utilizando un modelo dieléctrico.
2.Canales iónicos: Simula la permeabilidad selectiva de los iones sodio, potasio y calcio a través de canales específicos de iones totalmente ajustables.
3. Bombas de iones: Genera gradientes de concentración transportando iones de potasio hacia el interior de las células e iones de sodio hacia el exterior, alimentados por energía metabólica basada en el componente final que se indica a continuación.
4. Recuperación de energía: Mantiene los gradientes iónicos utilizando ATP, producido a partir del catabolismo de nutrientes (por ejemplo, de la ingestión de pan en el ejemplo anterior). El proceso de transferencia de energía se modela intrincadamente, mostrando que el consumo de ATP alimenta el bombeo de iones, la formación de ADP y el intercambio de iones.
Avanzar en la innovación de la simulación sanitaria
Los ejemplos e ilustraciones anteriores de los modelos bioquímicos y electrofisiológicos de AIBODY muestran la profundidad y sofisticación de su bioplataforma subyacente, la primera en ofrecer simulaciones de alta resolución de todo el cuerpo humano.
La capacidad de simular dinámicamente ajustes en el rendimiento de cada enzima o -por ejemplo- de cambiar la permeabilidad de los canales iónicos, con los efectos de estos cambios propagándose por todo el organismo, es una capacidad inmensamente potente que es exclusiva de AIBODY y que no se encuentra en los modelos de simulación descendentes tradicionales.
Esta capacidad de reproducir los procesos fisiológicos y las patologías humanas de forma muy precisa y dinámica coloca a AIBODY en una posición privilegiada para facilitar avances en la educación médica, la investigación farmacéutica y de dispositivos médicos, y la salud personalizada.
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