Cognition and Brain Plasticity Group (CBP)

El grup que presentem, continuista amb l’anterior convocatòria, té com a objectiu fonamental l’estudi de l’aprenentatge en infants, nens i adults, i explorar els canvis en la organització cerebrals (neuroplasticitat) associats a aquests processos d’aprenentatge o desenvolupament.

Com a marc teòric, el grup és molt pròxim a la idea exposada en l’article “Foundations for a New Science of Learning” (Meltzoff et al. Science 2009), on es plantejava que la confluència de vàries disciplines que prèviament han estat totes relacionades amb l’estudi de la ment i el cervell, permetrà constituir una nova branca o disciplina, que té com a objectiu entendre “l’aprenentatge” a diferents nivells d’explicació, des de més molecular a més molars, i tenint en compte els processos de desenvolupament i l’aprenentatge en altres espècies.

Les quatre disciplines que plantegen són:

• Estudi del Desenvolupament en Infants (Ciències Cognitives)
• Estudi de les Bases Cerebrals de l’Aprenentatge (Neurociència)
• Simulació de l’Aprenentatge en Agents Artificials (Intel·ligència artificial IA, Machine Learning)
• Aportació dels estudis de l’Aprenentatge i Educació en Nens (Ciències de l’Educació)

Representació del marc teòric del nostre grup

Estructura organitzativa del grup

El grup que presentem és molt semblant a l’anterior convocatòria del 2017. Fonamentalment incorpora investigadors de quatre centres fonamentalment:

1. Universitat de Barcelona (Psicologia i Medecina)
2. Fundació Sant Joan de Déu
3. IDIBELL
4. Hospital Universitari de Bellvitge – HUB)

L’estructura del grup (22 membres, 20 doctors + dos investigadores pre-doctorals: 17 investigadores i 7 investigadors) i les afiliacions de les persones que el composen es presenten de forma resumida:

La nostra singularitat

Gran visibilitat a nivell internacional de les principals línies de recerca, especialment en àrees de recerca fronteres dintre de la Neurociència Cognitiva, Cognició i Desenvolupament i Neurociència Cognitiva Translacional (sobretot en ictus -infants i adults- i altres malalties neurològiques).

Situació estratègica que es vertebra en tres campus (Campus Mundet – Facultat de Psicologia), Campus de Salut Bellvitge (HUV, IDIBELL, Facultat de Medecina; seu central dels laboratoris del grup Cognition and Brain Plasticity) i Campus St. Joan de Deu (Laboratori de recerca sobre Atenció, Percepció i Adquisició del Llenguatge, APAL).

Recercadors bàsics i clínics, engegar línies de recerca molt arriscades i úniques. Recerca pionera i amb un component d’innovació i transferència clínic molt important (col·laboració i entesa entre recercadors de perfil molt variat).

Qualitat de la recerca, honestedat i transparència en el tractament de les dades (Open Access framework), col·laboració i treball en grup. Priorització de qualitat vs. quantitat de produccions científiques, en sintonia amb DORA. Prioritzar la ciència basada en valors i intel·ligència col·lectiva en assolir reptes per davant de la competitivitat individual. Interlocució constant amb associacions de pacients, escoles i la societat, aquesta recerca l’entenem al grup dintre de l’enfoc de “science-based community engagement”.

Camps complementaris d’estudi

• Funcions Cognitives i Desenvolupament Infantil
• Neurociència Cognitiva i Neuroimatge
• Computational Science / Physics
• Neuropsicologia Cognitiva i Neurorehabilitació
• Neurologia
• Neuroradiologia

Dinàmica organitzativa del grup

Estructura de grup horitzontal on les sinèrgies, col·laboració i coparticipació en els projectes s’originen a partir de les interaccions entre els diferents investigadors

De cara a crear espais lliures d’interacció, el grup organitza vàries activitats de manera recurrent:

• Seminaris setmanals interns dels grups (intra-grup) o mensuals (reunint-se tots els grups dels diferents investigadors principals)
• Una o dues vegades a l’any es fa un retreat extern (dos dies) on tots els investigadors poden aportar breument informació del que estan fent o pretenen desenvolupar, creant així espais de brainstorming
• Creació de jornades o workshops ad-hoc per convidar investigadors importants (últimament on-line) i on es poden discutir alguns aspectes de les línies de recerca que es desenvolupen al grup; Invitacions a investigadors més propers de l’àmbit local o nacional, que permeten establir contactes de recerca dintre del nostre territori
• Mantenir activa la interacció amb professionals de la salut, associacions de pacients, i amb la població general (mitjançant la difusió i divulgació d’informació) (science-based community engagement)

Línies de recerca prioritàries

1. Desenvolupament infantil de l’aprenentatge del llenguatge
2. Estudi dels mecanismes neuronals implicats en l’aprenentatge del llenguatge en adults i pacients afàsics
3. Estudi de les bases neurològiques de l’atribució dels errors humans
4. Neurorehabilitació i plasticitat cerebral en malalties neurològiques

 

Brain Dynamics and Structure of Human Cognition (BraCo)

El grup de recerca Brain Dynamics and Structure of Human Cognition (BraCo) és un grup multidisciplinar de nova creació format per investigadores i investigadors de la Facultat de Psicologia de la Universitat de Barcelona (UB), de l’Institut d’Investigacions Biomèdiques de Bellvitge (IDIBELL), i de la Universitat Pompeu Fabra (UPF). El grup té com a objectiu principal conèixer les bases neurobiològiques del funcionament cerebral que donen lloc a la cognició humana. L’equip està format majoritàriament per IPs relativament joves que han mostrat una trajectòria científica i acadèmica d’excel·lència. El grup inclou 2 professors ICREA, 2 Catedràtics contractats premiats amb la distinció ICREA Acadèmia,1 Miquel Servet II i un professor agregat, prèviament Ramón y Cajal. A més, el grup inclou 3 investigadors joves d’alta qualitat en la seva trajectòria científico-acadèmica que han aconseguit recentment posicionar-se en el sistema acadèmic-científic nacional mitjançant programes molt competitius com el Junior Leader-La Caixa (2), i el programa Ramón y Cajal (1)

Composició del Grup

BraCo també pretén aportar aquest coneixement en el context clínic amb l’objectiu de desenvolupar noves estratègies diagnòstiques i de tractament personalitzat del càncer infantil, la malaltia psiquiàtrica i la patologia neurològica. Per tal d’assolir aquest darrer aspecte, BraCo inclou 2 investigadores clíniques i metgesa de l’Hospital Universitari de Bellvitge – IDIBELL i manté col·laboracions estretes en el marc de projectes competitius existents amb un elevat nombre d’hospitals a nivell nacional (Hospital Clínic – IDIBAPS, Hospital Sant Joan de Déu, Hospital d’Igualada, Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, Hospital Mare de Déu de la Mercè), i internacional (Hospital de la Pitié-Salpêtrière – Paris, Medical Center Knappschaftskrankenhaus Bochum – Alemania).

El grup de recerca BraCo és eminentment interdisciplinar ja que creiem que és des d’aquesta perspectiva que es pot arribar a donar respostes a les bases neurobiològiques de la cognició humana.
Així doncs, els IPs del grup provenen de disciplines com la Física, la Psicologia, la Neuropsicologia, la Lingüística, la Filosofia, la Biologia i la Medicina. És per això, que el grup es troba en una situació privilegiada per estudiar les funcions bàsiques de la cognició des d’un punt de vista global ja que abasta l’estudi de mecanismes neuronals i processos cognitius relacionats amb el processament, la representació i l’aprenentatge, en les modalitats auditives i visuals. La recerca fa especial èmfasi en els mecanismes de codificació, consolidació y representació en memòria, els mecanismes atencionals i de reforçament que influeixen en l’aprenentatge de representacions lingüístiques i no lingüístiques, i com, un cop les representacions estan consolidades es veuen afectades per diferents aspectes cognitius alhora de ser recuperades. Tot això ho fa amb una metodologia multimodal i multivariant emergent, que permet també des del punt de vista tècnic, obtenir un màxim d’informació complementària sobre aquests processos. Així doncs s’integra la informació de mesures de neuroimatge amb una bona resolució espacial (iEEG, MRI amb les vessants de Difusió i funcionals); temporal (iEEG, EEG, MEG); tècniques de neuromodulació (TMS, tDCS, intervencions farmacològiques) i tècniques adaptades a l’estudi del funcionament cerebral en infants (NIRS); amb models d’anàlisi avançats.

Coherència del grup d’acord amb la seva trajectòria conjunta i de futur

El grup BraCo, malgrat ser de nova creació, inclou IPs que tenen una llarga tradició col·laborativa en la seva recerca. Tan és així que, en els darrers 10 anys, el 44,3% dels articles científics de 6 dels 9 IPs del grup són en coautoria com a mínim amb un altre IP del grup BraCo. Aquest indicador és rellevant ja que mostra que, tot i que cada IP és capaç de dur a terme una línia de recerca pròpia, a la vegada, aquestes mantenen un nivell de sinergia sòlida i continuada.

Reptes científics o objectius estratègics del grup

BraCo neix de la necessitat d’establir i promocionar un grup de recerca d’excel·lència, capaç d’atraure talent i finançament, amb una alta visibilitat internacional i amb un alt compromís social i de
transferència clínica i industrial. L’objectiu de BraCo pels propers anys és el de poder mantenir aquest nivell d’exigència i el de fomentar nous reptes científics i de transferència que donin lloc a recerca en les fronteres de coneixement del cervell i la cognició assegurant-ne un impacte en el camp científic i un retorn social adequat. De forma més concreta, els objectius estratègics de BraCo pels propers tres anys són:

1. Enfortir les línies estratègiques de recerca del grup

2. Generar noves sinergies entre els membres del grup

3. Reforçar i ampliar les col·laboracions internacionals

4. Incrementar les fonts de finançament nacionals i internacionals, en particular les referents al programa Horizon Europe

5. Impulsar la medicina personalitzada i l’aplicació de noves tecnologies al món clínic

6. Reforçar el compromís de retorn a la societat

Inclusió de la perspectiva RRI en la concepció, l’inici i el desenvolupament de l’activitat de recerca i la transferència dels resultats de la recerca del grup

1. Perspectiva de gènere

2. Participació ciutadana

3. Accés obert

4.Educació científica

5. Governança

6. Ètica

Col·laboracions amb altres investigadors o institucions de rellevància científica

La trajectòria internacional dels diferents membres del grup ens ha permès establir una sòlida xarxa de recerca amb investigadors i institucions de prestigi internacional. Aquestes col·laboracions han generat sinergies que han donat peu a nous projectes conjunts i multicentrics, han proporcionat fons de finançament alternatives, i han afavorit la mobilitat d’investigadors predoctorals i postdoctorals.

La línia d’aprenentatge i adquisició del llenguatge, que aglutina diversos investigadors del grup, té establertes col·laboracions amb el Dr. Marco Catani (King’s College London) i el Dr. Christian
Beckmann (Donders Institute) que ha permès desenvolupar i consolidar en el grup anàlisis de tractografia (MRI- Difusió d’imatge) per estudiar la connectivitat estructural entre regions cerebrals. Una de les vessants estudiades en relació a l’aprenentatge del llenguatge és el paper de les estructures subcorticals (i.e.,nucli estriat). En aquest sentit tenim col·laboració amb la Dra. Anne-Catherine Bachoud-Lévi (Ecole Normale Supérieure), una de les persones de referència en l’estudi de la malaltia de Huntington. Per altra banda, l’estudi del paper de l’atenció en l’aprenentatge del llenguatge ha obert col·laboracions a nivell nacional amb la Universitat de Granada on es troben diversos investigadors de referència internacional en l’estudi de l’atenció, els Drs Ángel Correa i Ana Chica; i a nivell internacional amb el Dr. David Poeppel (NYU), Dra. Florencia Assaneo (UNAM), i Judit Gervain (Universitat de Padova) per aspectes de desenvolupament. A nivell local, aquesta temàtica també ha establert col·laboracions amb el Dr. Ferran Pons, a la UB i Salvador Soto-Faraco, investigador ICREA a la UPF.

Una altra de les vessants dintre de la línia d’aprenentatge i adquisició del llenguatge investiga com les propietats de la llengua (p.ex., repertori fonètic) influeixen en l’aprenentatge de segones llengües. Dintre d’aquesta línia tenim col·laboracions amb el Dr. Matthew Goldrick (Northwestern University) i el Dr. Ram Frost (The Hebrew University of Jerusalem). Per altra banda, es col·labora activament amb la Dra. Eva Gutiérrez-Sigut (University of Essex) en l’estudi de l’adquisició del llenguatge en casos de sordesa congènita o adquirida. Recentment, hem iniciat una nova línia de recerca en l’estudi del llenguatge en el context social (i.e, interacció amb robots) en col.laboració amb el Dr. Kristof Strijkers i el Dr. Noel Nguyen (AMU), i la Dra. Francesca Peressotti i el Dr. Eduardo Navarrete (University of Padova). Dins d’aquesta línia, també hem establert col·laboracions amb Dra. Annika Linke (San Diego State University), Dra. Angela Morgan (University of Melbourne) i Dra. Clara Moreau (Pasteur Institute) per tal d’estudiar quins factors genètics i de connectivitat funcional en MRI tenen el comú diferents síndromes neurogenètics que es caracteritzen per una absència de parla (e.g. Autisme, Coffin-Siris, Phelam-McDermid, Landau-Kleffner, Angelman).

La línia de recerca de bases cognitives i cerebrals associades a processos de memòria també compta amb una extensa xarxa de col·laboracions internacionals i nacionals. Conjuntament amb la Dra. Lila Davachi i el Dr. Chris Baldassano (University of Columbia), el Dr. Bernhard Staresina (University of Oxford), el Dr. Nicolai Axmacher (University of Bochum) i la Dra Aya Ben-Yakov (Edmond & Lily Safra Center for Brain Sciences) s’està desenvolupant un projecte de recerca centrat en estudiar els mecanismes cerebrals implicats en la formació de memòries episòdiques. Aquesta línia de recerca es complementa amb l’estudi dels mecanismes neuronals que donen lloc a la consolidació de la memòria durant la son, realitzada en col·laboració amb el Dr. Albert Compte (IDIBAPS). Per altra banda, la col·laboració amb el Dr. Byan Levine (Baycrest) es centra en explorar els mecanismes cerebrals implicats en memòria autobiogràfica tant en gent sana com en pacients neurològics, una línia de recerca que compta amb projectes relacionats en col·laboració amb el Dr. Nico Bunzeck (Universitat de Lübeck), el Dr. Bryan Strange (UPM, Madrid) i la Dra. Mercedes Atienza (Pablo Olavide, Sevilla).

Dins de línia de motivació i processament musical tenim una col·laboració consolidada de diversos anys amb els Drs. Robert Zatorre (McGill University) i Virginia Penhune (Univ. Concordia), investigadors de gran prestigi internacional i referents en el camp de la neurociència de la música. En col·laboració amb Dr. Katherine Bryant (CNRS) i Prof. Aniruddh Patel (Tufts University) hem iniciat una nova línia d’investigació sobre les bases neurals del processament del ritme. Així mateix, també treballem amb Dr. Thomas Münte (Universitat de Lübeck, Alemanya), Dr. Alain Dagher (McGill University), Dra. Roshan Cools (Donders Institute) i Dr. Guillaume Sescousse (CNRS-INSERM), investigadors amb una dilatada experiència en l’estudi de patologies associades amb disfuncions dels circuits estriatals implicats en la motivació i el control motor (addiccions, Parkinson i depressió). Recentment, també hem establert una col·laboració amb el Dr. Jordi Sunyer (ISGlobal) com a part del projecte BiSC (Barcelona Life Study Cohort), per entendre l’impacte de la contaminació ambiental en el neurodesenvolupament dels infants.

La línia de recerca de processos de percepció i atenció col·labora activament amb la Dra. Sonja Kotz (University of Maastricht), investigant els dèficits de feedback auditiu i somatosensorial, durant la producció de la veu, en pacients amb malaltia de Parkinson. Els investigadors d’aquesta línia de recerca estan iniciant una col·laboració amb el Dr. Mauro Murgia i el Dr. Fabrizio Sors (Universitat de Trieste) per provar l’efectivitat d’un sistema de modificació del so dels passos, durant l’exercici físic, per augmentar el rendiment en proves d’atletisme. El grup també treballa activament amb el Celler de Can Roca, per desenvolupar solucions culinàries que augmentin la ingesta en pacients amb càncer que reben quimioteràpia, tenint en compte les disfuncions sensorials (en gust i olfacte) que pateixen aquest pacients. Aquest projecte es duu a terme amb investigadors de la Unitat d’Oncologia de l’Hospital de Sant Joan de Déu (Dra. Esther Martínez García i Dra. Maite Gorostegui entre d’altres). A més a més, mitjançant una col·laboració amb la Dra. Elena Azañón (Universitat Otto von Guericke), s’està estudiant el paper del solc intraparietal en la re-codificació de l’altura tonal en termes espacials (a dalt / a baix).

Degut al fort afany del grup de lligar la seva recerca bàsica al coneixement clínic, el grup té també establerta una forta col·laboració amb centres de recerca biomèdica internacional (e.g., Hospital de la Pitié-Salpêtrière, Paris) i diversos hospitals i centres sanitaris de Barcelona: Hospital d’Igualada amb el Dr. Dani Vega ; Hospital de Bellvitge amb el Dr. Andreu Gabarrós, Dra. Angels Camins, Dr. Alejandro Coello i el Dr. Pablo Naval-Baudin; Hospital Sant Joan de Déu amb la Dra. Esther Martínez García i el Dr. Jaime Pérez Payarols; Hospital de Sant Pau amb els Drs. Saül Martínez-Horta i Jaime Kulisevsky; Hospital Clínic-IDIBAPS amb la Dra. Mar Carreño, Dr. Alberto Prats-Galino i el Dr. Federico Varriano.

A més, tenim establerta una sòlida col·laboració amb Dra. Vitória Piai (Donders Institute) i Dr. Rogier Mars (Oxford University, UK) per investigar la funció anatòmica de les matèria blanca en poblacions neurològiques. Fruit d’aquestes col·laboracions, hem desenvolupat un qüestionari i diverses tasques per l’avaluació i intervenció en cirurgies de tumor cerebral. Aquestes proves s’han adaptat a diverses poblacions, gràcies a les col·laboració amb la Dra. M. Polczynska (University of California), Dr. A. Zdun-Ryzewska i Prof. W. Kloc (University of Gdansk), Dr. Adrià Rofes (University of Groningen), Dr. Mark ter Laan (Radboud University Medical Center) i Dr. Emmanuel Mandonnet (Hôpital Lariboisière) i la colaboració amb el European Low-Grade Glioma Network (ELGGN). Finalment, la línea de recerca de Huntington ha establert una xarxa multicèntrica consolidada d’hospitals de referència a Barcelona: Hospital de Bellvitge, Hospital de la Santa Creu i Sant Pau (Dr. Kulisevsky, Dr. Martínez-Horta), Hospital Clínic (Dr. Muñoz) i Hospital de la Mercè (Dr. Ruiz).

Totes aquestes col·laboracions han generat diverses publicacions conjuntes en revistes d’impacte i han permés l’intercanvi d’investigadors predoctorals i post-doctorals. Així, estudiants predoctorals que han realitzat la seva tesi al grup han fet estades internacionals en els instituts i centres amb els que col·laborem i alguns d’ells han estat contractats com a investigadors postdoctorals (per exemple, Dr. Alberto Ara al laboratori del Dr. Robert Zatorre, McGill University; el Dr. Pablo Ripollés i el Dr. Joan Orpella amb el Dr. David Poeppel, NYU; el Dr. Pau Packard amb el Dr. Nico Bunzeck, Universitat de Lübeck; el Dr. IIgnasi Sols amb la Dra. Lila Davachi, NYU). En definitiva, aquesta àmplia xarxa de col·laboracions internacionals i nacionals és clau per la competitivitat i la competència del grup, ja que ens permet generar i desenvolupar noves oportunitats i projectes de recerca, promoure sol·licituds de finançament conjuntes i afavorir l’aprenentatge compartit i la transferència de coneixement.