Hacia nuevos rumbos en IA y neurobiología: USS adjudica fondos ANID para exploración científica

La ciencia es una exploración constante, un proceso de hacer conocido lo desconocido, respondiendo preguntas que se ramifican y conducen el progreso. Además de ampliar lo que sabemos o entendemos, algunos hallazgos son también disruptivos: abren nuevas perspectivas y rumbos. Con esta visión, la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) creó en 2022 el Concurso Fondecyt de Exploración, enfocado en apoyar propuestas de investigación de alto impacto y con potencial transformador.

En la convocatoria 2024, la Universidad San Sebastián adjudicó dos proyectos que abordan interrogantes emergentes y complejas en áreas muy distintas. ¿Qué tan profundamente influye la dieta en el funcionamiento de nuestro cerebro, al punto de afectar su capacidad para regular funciones esenciales como el apetito y el metabolismo? ¿Podemos dotar a sistemas de inteligencia artificial de autopercepción y una adaptabilidad que les permita comprender e interactuar con el mundo de forma similar a la humana?

Con dos proyectos adjudicados de un total de veinte a nivel nacional, la USS fue la tercera universidad con mayor número de propuestas seleccionadas, obteniendo en conjunto financiamiento por más de 765 millones de pesos.

Inteligencia artificial y mente colectiva

El proyecto titulado “Collective Mind: From Computational Modeling to Computational Sociology. Unveiling the Role of Self and Situational Awareness in Agent-Based Systems“ explora uno de los principales desafíos en el campo de la inteligencia artificial: dotar a sistemas compuestos por múltiples “agentes”, o unidades de IA, de autopercepción y conocimiento situacional, capacidades esenciales para avanzar hacia una inteligencia artificial general (IAG). Una inteligencia de este tipo permitiría a los agentes adaptarse a diferentes contextos, tomar decisiones y resolver problemas en función del conocimiento de sí mismos y de la comprensión de su entorno, tal como hacemos los humanos.

El proyecto es liderado por el Dr. Tomás Pérez-Acle, académico de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño (FIAD) y director del Centro Basal Ciencia y Vida, junto a la Dra. Mónica Otero, también académica de la FIAD, como directora adjunta. Su propuesta apunta a superar las limitaciones actuales de la IA, que opera principalmente reconociendo patrones y resolviendo tareas específicas para las que ha sido entrenada. “La inteligencia artificial general, en cambio, podría transferir y aplicar el conocimiento de un contexto a otro distinto, con la flexibilidad que caracteriza a la inteligencia humana”, puntualiza Pérez-Acle.

El equipo utilizará simulaciones de modelos sociales clásicos, como el “dilema del prisionero”, la dinámica depredador-presa y modelos de difusión de la información, para explorar cómo los agentes pueden cooperar, adaptarse y reconocer normas emergentes en entornos cambiantes. Estos agentes, además de identificar patrones, podrán interactuar con el entorno y entre ellos, alimentando y dando forma a una “mente colectiva” que acumula y comparte estas experiencias.

El proyecto busca equipar a los agentes de inteligencia artificial con una “mente colectiva” que permita la transferencia de conocimiento entre distintos escenarios.

Para que los agentes se comuniquen entre sí, el proyecto utiliza un lenguaje común llamado Knowledge Query and Manipulation Language (KQML), que les permite también consultar esta memoria compartida y crear un conocimiento situacional colectivo. En una fase avanzada, este conocimiento se pondrá a prueba en enjambres de robots para observar su funcionamiento en operaciones prácticas, como búsqueda y rescate, con posibles aplicaciones en gestión de desastres, seguridad, seguimiento de información falsa y optimización de recursos.

Los modelos de interacción social que utilizamos, como el dilema del prisionero y la dinámica depredador-presa, son muy usados en ámbitos como la criminología y la gestión de recursos, porque simulan problemas humanos como la cooperación, la competencia y la toma de decisiones en escenarios impredecibles o de alta incertidumbre”, destaca Tomás Pérez-Acle.

Si los resultados confirman que los agentes pueden transferir conocimiento entre una situación y otra, el proyecto representará un avance determinante hacia una inteligencia artificial general: una que sea adaptable y flexible, capaz de abordar problemas complejos en entornos reales.

La dieta y el cerebro

El segundo proyecto es dirigido por la Dra. Eugenia Morselli, junto al Dr. Manuel Varas como director adjunto, ambos académicos de la Facultad de Medicina y Ciencia. Titulado “Primary Cilium-Derived Ectosomes: A Novel Mechanism for the Control of Inflammation in the Hypothalamus“, esta propuesta explora cómo ciertas partículas, llamadas ectosomas, pueden desencadenar inflamación en el cerebro y contribuir a trastornos metabólicos como la obesidad. Estas partículas son liberadas por una estructura diminuta presente en muchas células, llamada cilio primario. Similar a una antena, el cilio permite a las células captar señales de su entorno y “comunicarse” entre ellas. En las neuronas del hipotálamo, en particular, cumple un rol muy importante en la regulación de funciones como el apetito y el gasto de energía.

El proyecto busca comprender si los ectosomas, al ser modificados por ciertos componentes de la dieta, como el ácido palmítico (presente en alimentos altos en grasas saturadas), pueden provocar una reacción inflamatoria en células vecinas a las neuronas del hipotálamo, alterando los mecanismos que regulan el metabolismo y el peso corporal. “El objetivo es entender cómo estas vesículas microscópicas podrían activar respuestas inflamatorias en su entorno inmediato y, por ende, en el hipotálamo”, explica la Dra. Morselli. La investigación sugiere que la inflamación en esta región del cerebro puede favorecer la resistencia a la insulina, un factor que contribuye al desarrollo de enfermedades metabólicas, como la obesidad y la diabetes.

Los cilios primarios (en verde en esta imagen microscópica) permiten la comunicación celular al captar señales del entorno, un proceso clave en la investigación sobre inflamación y metabolismo en el cerebro.

Así, el equipo examinará cómo estos ectosomas afectan la comunicación entre las neuronas del hipotálamo y otras células del cerebro en modelos experimentales, y en una etapa posterior evaluará si la inflamación provocada por los ectosomas tiene efectos más amplios sobre el equilibrio energético del organismo. Al comprender estos mecanismos, la Dra. Morselli anticipa que, a largo plazo, este conocimiento podría contribuir al desarrollo de terapias personalizadas que consideren cómo la alimentación y el estilo de vida de cada individuo influyen en los procesos celulares del cerebro.

La adjudicación de este fondo nos permite desarrollar esta línea de investigación en la USS, en estrecha colaboración con el Dr. Alfredo Criollo de la Universidad de Chile, y profundizar en cómo los componentes de la dieta y los factores ambientales impactan la comunicación celular en el cerebro”, destaca la investigadora.

De confirmarse la relación entre los ectosomas, la inflamación y el metabolismo, esta investigación abriría la puerta a terapias que integren el papel de la nutrición, el ambiente y los hábitos de vida como factores clave en el tratamiento de trastornos metabólicos.