Una nueva investigación que se centra en cómo la estructura del cerebro puede afectar la actividad cerebral y, en última instancia, el comportamiento humano podría algún día conducir a una tecnología que pueda ser atendida por un Soldado individual en un entorno de entrenamiento o entorno operativo.
Investigadores del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. Y la Universidad de Buffalo están desarrollando una nueva herramienta, modelos computacionales del cerebro, para aprender más sobre cómo las diferencias en la arquitectura del cerebro de cada persona pueden influir en la rapidez con que una persona completa varios procesos cognitivosLa investigación se enfoca específicamente en la interconectividad dentro del cerebro, observando cómo las diferentes regiones están vinculadas e interactúan entre sí rasgos que varían entre los individuos.
Este trabajo tiene implicaciones para la medicina individualizada tanto en el sector de la salud militar como civil, dijo el Dr. Jean Vettel, un neurocientífico de ARL, que está trabajando con un equipo para extender este concepto a la idea de sistemas de Soldados individualizados.
"En lugar de tener el mismo sistema para todos los Soldados, ARL desarrolla nuevas formas de medir pasivamente las diferencias en la forma en que los Soldados realizan tareas para que los sistemas puedan ser atendidos por las necesidades individuales del Soldado", dijo Vettel, quien también es unlíder científico principal en ARL, quien también está afiliado a la Universidad de Pennsylvania y la Universidad de California, Santa Bárbara. Vettel es coautor de la investigación publicada en PLOS Biología Computacional 17 de octubre
En el nuevo estudio, los investigadores crearon modelos matemáticos basados en datos de los cerebros individuales de 10 personas basados en imágenes de espectro de difusión que capturan el cableado estructural de los cerebros reales de los sujetos.
Los científicos luego usaron los modelos para aprender sobre el cerebro de cada persona, incluida la facilidad con la que el cerebro salta a un estado activo cuando es estimulado, y qué regiones del cerebro se sincronizan, exhibiendo una actividad similar, cuando el giro frontal inferior izquierdo, un área delcerebro importante para el lenguaje, es estimulado.
La investigación identificó algunas relaciones entre estas características del cerebro y la rapidez con que las personas pudieron llevar a cabo tres tareas exigentes en el lenguaje: decir el primer verbo que se les ocurrió cuando se les presentó un sustantivo; completar una palabra faltante en una oración; y leer un gran número. Cada participante completó cada actividad varias veces antes y después de recibir estimulación magnética transcraneal en la circunvolución frontal inferior izquierda.
Esta investigación identifica una estrategia potencial para mejorar el rendimiento al comprender los protocolos de estimulación cerebral que pueden diseñarse para mejorar el rendimiento. Este trabajo tiene una extensión natural para el entrenamiento, donde la investigación futura podría examinar cómo la estimulación a regiones cerebrales específicas puede mejorar el rendimiento.
En un estudio de prueba de concepto inicial, un equipo dirigido por la matemática de la Universidad de Buffalo, Sarah Muldoon, encuentra que este enfoque es prometedor para comprender la interacción entre la estructura del cerebro y el rendimiento en las tareas relacionadas con el lenguaje.
"Estamos creando estos modelos de redes cerebrales personalizadas para comprender lo que está haciendo el cerebro, en función de la conexión entre las diferentes regiones del cerebro de una persona", dijo la primera autora Kanika Bansal, investigadora postdoctoral que trabaja conjuntamente en UB, ARLy la Universidad de Columbia.
"Modelos como este son herramientas poderosas porque nos permiten realizar experimentos 'in silico' para comprender la función cerebral de manera personal", dijo Sarah F. Muldoon, PhD, profesora asistente de matemáticas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UBy un miembro de la facultad en los programas de Ciencia e Ingeniería y Neurociencia Computacionales y de Datos de la UB.
El desarrollo de modelos personalizados de actividad cerebral no solo podría mejorar la investigación en neurociencia, sino también estimular los avances en el uso de la estimulación cerebral para tratar enfermedades o mejorar el rendimiento humano en diversas tareas.
"Es importante crear formas biológicamente inspiradas para predecir las respuestas individuales a la estimulación cerebral", dijo el coautor John Medaglia, PhD, profesor asistente de psicología en la Universidad de Drexel y profesor asistente adjunto de neurología en la Universidad de Pensilvania ".La idea aquí es que podemos examinar la actividad compleja en las redes cerebrales de cada persona. Luego, podemos definir medidas relativamente simples que están fuertemente relacionadas con el rendimiento en el mundo real. Este equilibrio entre simular procesos complejos y hacer predicciones simples es necesario para impulsar la investigación de estimulación cerebraladelante."
Tanto en el tratamiento médico como en la realización de tareas, comprender los cerebros de las personas, en oposición al cerebro humano en general, podría tener beneficios, dicen los autores. Esto se debe a que las variaciones en la arquitectura y la función del cerebro pueden influir en cómoórgano responde a la neuroestimulación, lo que lleva a diferentes resultados para diferentes personas.
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Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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