El encéfalo de los animales en 3D (tercera parte)... y el uso de Stratasys para reconstruir el cerebro

Proyecto de Innovación Convocatoria 2023/2024 Nº de proyecto: 87 Título del proyecto: "El encéfalo de los animales en 3D (tercera parte) … y el uso de fotogramas para reconstruir el encéfalo” Responsable del Proyecto: Juncal González Soriano Centro: Facultad de Veterinaria Departamento: Anatom ía y Embriología 1. Objetivos propuestos en la presentación del proyecto Los objetivos de este proyecto respondieron a la necesidad de facilitar el conocimiento tridimensional del encéfalo de los animales de interés, tanto para veterinarios como para biólogos, relacionando su anatomía con el uso de una técnica cada vez más extendida: la resonancia magnética. Se ha tratado de producir una herramienta útil y accesible. para todas aquellas titulaciones que impartan docencia relacionada con la Neuroanatomía animal, como sucede en los Grados de Veterinaria y Ciencias Biológicas, en el Diploma de Especialización en Animales Exóticos y en el Máster de Neurociencia. El material que se ha conseguido cobra una importancia mayor en el contexto actual, en el que se quiere dotar a los estudiantes de instrumentos no presenciales que les ayuden en su proceso de aprendizaje. El valor principal de este proyecto es el desarrollo de un recurso educativo en abierto, con posibilidades de internacionalización, útil tanto para estudiantes como para profesionales, con el objetivo de propiciar la transferencia universidad-empresa. Se ha tratado de resolver un problema endémico que tienen nuestros planes de estudio, en los que casi siempre hay falta de relación entre las materias básicas y aquellas que son más aplicadas. En el caso que nos ocupa, tanto en Veterinaria como en Biología se adquieren competencias en el conocimiento de la anatomía del sistema nervioso. Pero hay que pensar en la necesidad de comprender lo que se ve, de saber interpretar y relacionar imágenes con casos clínicos. Por eso, hay que buscar herramientas que faciliten el entendimiento de lo que se estudia, como es la impresión 3D, o de técnicas que en muchos casos tienen una enorme utilidad en la vida profesional, como es el caso de la resonancia magnética. Cabe señalar que el cumplimiento de estos objetivos se ha llevado a cabo gracias a los distintos miembros de este grupo de trabajo, más allá de los docentes de las Facultades de Veterinaria y Ciencias Biológicas. Por ejemplo, dos de las integrantes del equipo de trabajo, Isabel García Real y Encarnación Fernández Valle, son las responsables del Servicio de Diagnóstico por Imagen del Hospital Clínico Veterinario Complutense y de la Unidad de RMN del CAI Bioimagen Complutense, respectivamente. Raquel Salgüero es Diplomada por el Colegio Europeo de Especialistas en Animales Exóticos, mientras que tanto Andrés Montesinos como María Ardiaca son Diplomados por el Colegio Europeo de Especialistas en Animales Exóticos. Por último, José Luis Corral Pumarega es personal técnico del CAI de Talleres de Apoyo a la Investigación de la UCM. La participación de José Fernández Manrique, de la Universidad de Los Llanos (Colombia), y de Julio Giraldo Forero, de la Universidad de San Martín (Bogotá-Colombia) asegura su internacionalización y la multiplicación de su impacto, por las relaciones que ambos tienen con otras Universidades americanas. Se da la circunstancia que el primero es veterinario, mientras que el segundo es biólogo, lo que aumenta el espectro de la población a la que cada uno de ellos puede llegar. Con estas premisas, nuestros objetivos se han dividido de la siguiente forma: 1. Objetivos Generales. - Realizar un atlas 3D del cerebro de la serpiente y de la paloma, combinando imágenes de secciones cerebrales sin teñir, con otras teñidas que marcan diversas estructuras cerebrales y otras más de resonancia magnética. Crear una herramienta educativa digital (interactiva) para ser empleada por estudiantes y profesionales de la veterinaria y de la biología. Esta herramienta va a establecer una correlación anatómica entre los tres tipos de imágenes que acabamos de enumerar. 2. Objetivos Específicos. – Se dividen en los siguientes puntos: a. Establecer las regiones del encéfalo que se delimitan en cada especie (serpiente y ave), así como sus componentes y estructuras principales. b. Adquirir imágenes de los encéfalos seleccionados. Hay que realizar imágenes de resonancia magnética y tomar imágenes de toda la superficie cerebral, en sus caras laterales, dorsales y ventrales. Después, llevar a cabo secciones coronales de los encéfalos, tomando imágenes de la superficie de estas secciones, primero sin teñir y a continuación de los mismos cortes una vez tratados con tinciones específicas. c. Analizar e identificar las estructuras anatómicas de interés en las imágenes de las secciones cerebrales con y sin tinción y de resonancia magnética, realizando de esta manera una correlación entre los tres tipos de imágenes. También delimitar las regiones cerebrales en las superficies laterales, dorsales y ventrales. d. Orientar los resultados obtenidos a la resolución de problemas neurológicos que se caracterizan por la alteración de estas imágenes fisiológicas. e. Crear una herramienta educativa digital e interactiva, que facilite la comprensión del encéfalo de los animales en tres dimensiones, y se pueda utilizar online en el campus virtual UCM o en cualquier otro espacio web, fuera de la Universidad Complutense. Se trata de propiciar la adquisición, tanto de competencias generales, como de competencias específicas en relación con el conocimiento de la neuroanatomía de serpientes y aves. f. Realizar impresiones 3D, tanto de los cerebros enteros como de las secciones teñidas que marcan diversas estructuras cerebrales. Esto facilita que los estudiantes puedan manejar, tocar, y entender muchas de las estructuras que se ven en la herramienta educativa que se va a elaborar. g. Dar visibilidad a la apuesta de la UCM por la innovación y la calidad. Se ha tratado de potenciar el uso de la impresora digital 3D J850 y el software Stratasys, recientemente adquiridos por nuestra Universidad, ya que es la única Universidad española que dispone de este equipo Ambas herramientas han resultado fundamentales para el desarrollo del presente proyecto, sobre todo en lo que se refiere al punto anterior. Además, como ya se mencionó en la propuesta, hemos apostado por ampliar y completar la herramienta docente producida con el proyecto 88/2021-2022. 2. Objetivos alcanzados Los objetivos anteriormente enunciados se han conseguido de manera satisfactoria. De manera muy breve, este el el resumen de los logros obtenidos con el proyecto Innova 87/2023-2024. 1. Objetivos Generales. - - Se ha realizado un atlas 3D del cerebro de la serpiente y de la paloma, y se ha creado una herramienta educativa digital (interactiva) para ser empleada por estudiantes y profesionales de la veterinaria y de la biología. 2. Objetivos Específicos. – Se dividen en los siguientes puntos: a. Se han establecido las regiones del encéfalo que se delimitan en cada una de las especies de interés (serpiente y ave), así como sus componentes y estructuras principales. b. Se han adquirido imágenes de resonancia magnética lo que ha sido la base que ha permitido segmentar las secciones correspondientes a las estructuras o regiones de interés. c. Se ha creado una herramienta educativa digital e interactiva, que facilita la comprensión del encéfalo de los animales en tres dimensiones. Esta herramienta se pueda utilizar online en el campus virtual UCM o en cualquier otro espacio web, fuera de la Universidad Complutense. No hay que olvidar la participación en el proyecto de dos profesores de Colombia (Unillanos), que a su vez facilitarán su utilización por los estudiantes interesados. d. Estamos en el camino de dar visibilidad a la apuesta de la UCM por la innovación y la calidad. Se ha potenciado el uso de la impresora digital 3D J850 y el software Stratasys, recientemente adquiridos por nuestra Universidad. e. Se ha logrado un objetivo en nuestra opinión, muy importante, ya que valida este proyecto Innova y otros anteriores relacionados. Se ha publicado un trabajo en una revista de primer cuartil (Q1): Animals 2023, 13, 1601. https:// doi.org/10.3390/ani13101601 (“The Application of 3D Anatomy for Teaching Veterinary Clinical Neurology” by Lidia Blázquez-Llorc, Lubna Morales de Paz, Rosario Martín-Orti, Inmaculada Santos-Álvarez, María E. Fernández-Valle, David Castejón, María I. García-Real, Raquel Salgüero-Fernández, Pilar Pérez-Lloret, Nerea Moreno, Sara Jiménez, María J. Herrero-Fernández and Juncal GonzálezSoriano). 3. Metodología empleada en el proyecto Las fases y actividades llevadas a cabo para el desarrollo del proyecto se resumen a continuación: A-Se han obtenido y preparado los encéfalos necesarios para el desarrollo del proyecto. Los cadáveres de serpientes (Python regius, especie invasora) han procedido del Centro de Recuperación de Animales Silvestres (CRAS) y del CRFS La Tahonilla (Centro Recuperación Fauna Silvestre). Los cerebros de las aves fueron donados para las prácticas del Diploma de Especialización en Animales Exóticos y Salvajes. Los animales incluidos en el estudio no tenían evidencia de enfermedad en el momento del fallecimiento o eutanasia (realizada siempre por motivos ajenos a la realización de este proyecto). B-Se han llevado a cabo resonancias magnéticas en los planos transversal, sagital y dorsal, empleando principalmente secuencia eco de espín y eco de gradiente (secuencias SE potenciadas en T1, SE potenciadas en T2 y secuencias FLAIR). Igualmente se han adquirido imágenes de las superficies laterales, dorsales y ventrales de los encéfalos. C-Los encéfalos han sido seccionados en distintos grosores, se han tomado imágenes de las superficies de estas secciones. Se ha procedido a tratarlas con tinciones específicas, se han hecho fotografías y se han identificado un número considerable de estructuras en el cerebro de ambas especies, especialmente aquellas con significado evolutivo. D-Las secciones teñidas se escanearon para obtener las correspondientes impresiones 3D. ECon todo este material se ha elaborado un atlas 3D, combinando cortes biológicos y resonancias, identificando en ambos casos el mayor número de estructuras anatómicas posibles. FEl material obtenido ha quedado alojado en los campos virtuales de la UCM de las asignaturas tanto en el Grado de Veterinaria como en el de Biología para las que este proyecto puede resultar de interés. G. El atlas 3D de los cerebros de la serpiente y de la tortuga han quedado alojados también en los campus virtuales de las Universidades colombianas participantes en el proyecto, para favorecer su internacionalización. -H Se ha utilizado la impresora digital 3D J850 y el software Stratasys para completar los resultados del proyecto 88/2021-2022, visibilizando la apuesta de la UCM por la calidad y la innovación, completando el conocimiento del cerebro del perro y de la rata. Estas actividades se han llevado a cabo en las siguientes instalaciones: - Sección Departamental de Anatomía y Embriología de la Facultad de Veterinaria y Departamento de Biología Celular de la Facultad de Ciencias Biológicas. - Servicio de Diagnóstico por Imagen del Hospital Clínico Veterinario Complutense (CAI de Bioimagen Complutense). - Unidad de Resonancia Magnética del CAI de Bioimagen Complutense. - CAI de Talleres de Apoyo a la Investigación de la Universidad Complutense de Madrid´. B. El cronograma de trabajo, con los respectivos responsables e implicados en cada caso 4. Recursos humanos Los recursos humanos utilizados para conseguir los resultados del proyecto responden a la propuesta inicial. Todos los miembros han participado de forma activa, aportando su especialidad en cada caso. Estos participantes son: Juncal Milagros González Soriano María Ardiaca García Lidia Blázquez Llorca David Castejón Ferrer José Luis Corral Pumarega Encarnación Fernández Valle María Isabel García Real Sara Jiménez Álvarez Rosario Martin Orti Andrés Montesinos Barceló Nerea Moreno García Pilar Pérez Lloret Mª. José Ruiz Fernández José Fernández Manrique Julio César Giraldo Forero David Moreno Molera Raquel Salgüero Fernández Inmaculada Santos Álvarez Silvia Villaverde Morcillo Lubna Morales de Paz Cabe destacar la interdisciplinaridad, ya que son profesores, PAS y estudiantes de distintos Centros de la UCM, o profesionales externos, como es el caso de María Ardiaca García, Raquel Salgüero o Silvia Villaverde. A destacar también la participación de José Fernández Manrique y Julio César Giraldo Forero, claves para la internacionalización del proyecto. Como se puede comprobar, se trata de un grupo transversal, y muy equilibrado, que ha permitido asegurar el cumplimiento de los objetivos del proyecto, asegurando su viabilidad al 100%. Por lo que se refiere a la parte más “académica”, en el equipo de trabajo hay profesores de anatomía del Grado en Veterinaria, junto a una profesora y una estudiante de doctorado, ambas pertenecientes a la Facultad de Ciencias Biológicas, y especialistas en el sistema nervioso, sobre todo de anfibios y reptiles. En cuanto a la parte de resonancia magnética, se encuentran Isabel García Real (Servicio de Diagnóstico por Imagen del Hospital Clínico Veterinario de la UCM), Encarnación Fernández Valle (responsable del Servicio de Resonancia Magnética ICIS Bioimagen UCM), Raquel Salguero Fernández (Diplomada del Colegio Europeo de Especialistas en Diagnóstico por Imagen) y José Luis Corral Pumarega (personal técnico del CAI de Talleres de Apoyo a la Investigación de la UCM). El grupo se completa con veterinarios clínicos, diplomados en el Colegio Europeo de Especialistas en Animales Exóticos. La internacionalización se pretende consolidar con la participación del profesor José Fernández Manrique (Universidad de Los LlanosColombia), que ya participó en el desarrollo del proyecto 88/2021-2022, con excelentes resultados, y de Julio César Giraldo Forero de la Universidad de San Martín (BogotáColombia). 5. Desarrollo de las actividades El desarrollo de las actividades comenzó en septiembre de 2023, tal y como estaba previsto, y ha finalizado recientemente, en junio de 2024. Lo primero que hemos hecho es aprovechar la oportunidad para involucrar a estudiantes de Grado (concretamente del Grado en Veterinaria), para el desarrollo de TFGs.:“Estudio en 3D del encéfalo de la paloma” (Estefanía Gavilán, dirigido por Pilar Pérez Llorens y Pilar Marín García, y “Estudio tridimensional del encéfalo de la serpiente Python regius” (María Batres). Estos trabajos son un buen reflejo del desarrollo de las actividades que hemos llevado a cabo. Damos a continuación algunos ejemplos: 1. Encéfalo de la serpiente Python regius 2. Encéfalo de la paloma Columba livia