Investigación

El Departamento de Neurociencia y Ciencias Biomédicas de la Universidad Carlos III de Madrid es un núcleo de investigación multidisciplinar dedicado a desentrañar los principios biológicos y físicos que gobiernan la salud humana. Al integrar biología, medicina, física, computación e ingeniería, traducimos conocimientos científicos fundamentales en terapias innovadoras para patologías complejas, desde enfermedades neurodegenerativas hasta cáncer metastásico. 

Neurociencia

Nuestra investigación en neurociencia explora la arquitectura funcional del cerebro, desde sus orígenes en el desarrollo hasta su respuesta al envejecimiento. Empleamos cartografiado 3D de alta resolución para visualizar el “sinaptoma” – la intrincada red de conexiones dentro de la corteza cerebral- y comprender cómo se organiza el cerebro tanto en condiciones de salud como de enfermedad. 

Un foco principal es identificar los desencadenantes metabólicos y biofísicos de la neurodegeneración. Al investigar por qué determinadas neuronas son especialmente vulnerables en enfermedades como el Parkinson o el Alzheimer, nuestros equipos de investigación están impulsando terapias de reprogramación celular y rejuvenecimiento orientadas a restaurar la función y proteger el tejido cerebral a lo largo de la vida.

Desarrollamos investigación traslacional basada en polisomnografía (PSG) y electroencefalograma cuantitativo (qEEG) del sueño para predecir fenotipos y biomarcadores en neurología y envejecimiento. Mediante aprendizaje automático y modelos profundos, abordamos la detección precoz y la estratificación de riesgo en el continuo del Alzheimer, incluyendo la predicción de biomarcadores en líquido cefalorraquídeo a partir de señales de sueño y la identificación de subgrupos neurofisiológicos.

Ciencias Biomédicas

En ciencias biomédicas, nuestra investigación se sitúa en la intersección de mecanobiología, inmunobiología, análisis de imagen y medicina regenerativa. Estudiamos cómo señales físicas -como la rigidez tisular, las fuerzas mecánicas y la dinámica del citoesqueleto- influyen en la progresión de la enfermedad, la respuesta inmune y la resistencia a terapias, especialmente en cáncer.

En el ámbito de la inmunología investigamos cómo el sistema inmune innato —en particular, los neutrófilos— se adapta a los distintos microambientes y nichos tisulares. Combinando modelos 3D de tejido, biomateriales y análisis de imagen basado en aprendizaje profundo, creamos sistemas fisiológicamente relevantes que permiten el seguimiento preciso del comportamiento celular y el desarrollo de estrategias terapéuticas personalizadas. Nuestros esfuerzos en medicina regenerativa también exploran la señalización redox mediante cultivos organotípicos 3D avanzados de piel para comprender mejor la reparación tisular y la homeostasis.

Metodologías computacionales y reproducibilidad

Una línea transversal del departamento se centra en el desarrollo de metodologías avanzadas de inteligencia artificial y herramientas abiertas que favorezcan un análisis biomédico robusto, reproducible y accesible. Trabajamos en el diseño de pipelines estandarizados, estrategias de validación rigurosa, anotación asistida por modelos fundacionales y marcos que faciliten la transferencia de tecnologías de aprendizaje profundo a entornos clínicos y experimentales. Este esfuerzo impulsa la ciencia abierta, la reutilización de datos y facilita la comparación de resultados entre laboratorios.

El departamento reúne a personal investigador con perfiles diversos que comparten un objetivo común: mejorar la comprensión de la enfermedad y contribuir al desarrollo de terapias más eficaces. A través de la colaboración interdisciplinar y el uso de tecnologías de vanguardia, conectamos la investigación básica con los retos médicos reales, promoviendo a la vez un entorno abierto, innovador y comprometido con la excelencia científica. 

El proyecto InOutREDOX investiga cómo las señales de peróxido de hidrógeno (H2O2) y sus microdominios intracelulares regulan el ciclo vital de los queratinocitos en la epidermis.

Dado que la difusión de estas señales redox es limitada y específica según la topología celular, el estudio busca descifrar cómo estas interacciones determinan los cambios fenotípicos desde la proliferación hasta la diferenciación. Para ello, se emplearán técnicas avanzadas de microscopía cuantitativa y proteómica de alto rendimiento.

Como modelo de validación fisiológica, se analizarán cultivos organotípicos de piel derivados de fibrina obtenida de plasma humano, los cuales permiten recrear la estructura tridimensional de la epidermis y estudiar la dinámica de estos microdominios en un entorno que mimetiza fielmente el tejido humano real.

IDENTIFICACIÓN DEL TRATAMIENTO: PI-RedoxReg
FINALIDAD: Ensamblaje de geles de fibrina para la optimización de sustitutos epidérmicos humanos completos

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