La compleja red de neuronas del cerebro nos permite interpretar y navegar sin esfuerzo e interactuar con el mundo que nos rodea. Pero cuando estos enlaces se dañan debido a una lesión o accidente cerebrovascular, las tareas críticas como la percepción y el movimiento pueden verse interrumpidas. Una nueva investigación está ayudando a los científicosdescubra cómo aprovechar la plasticidad del cerebro para volver a conectar estas conexiones perdidas, un avance que podría acelerar el desarrollo de neuroprotésicas.
Un nuevo estudio escrito por Marc Schieber, MD, Ph.D., y Kevin Mazurek, Ph.D. con el Departamento de Neurología del Centro Médico de la Universidad de Rochester y el Instituto Del Monte para la Neurociencia, que aparece en la revista neurona muestra que niveles muy bajos de estimulación eléctrica administrados directamente a un área del cerebro responsable de la función motora pueden instruir una respuesta o acción apropiada, esencialmente reemplazando las señales que normalmente recibiríamos de las partes del cerebro que procesan lo que escuchamos, ver y sentir.
"La analogía es lo que sucede cuando nos acercamos a una luz roja", dijo Schieber. "La luz en sí misma no nos hace pisar el freno, sino que nuestro cerebro ha sido entrenado para procesar esta señal visual y enviar señales a otras partes".del cerebro que controla el movimiento. En este estudio, lo que describimos es similar a reemplazar la luz roja con una estimulación eléctrica que el cerebro ha aprendido a asociar con la necesidad de tomar una acción que pare el automóvil ".
Los hallazgos podrían tener implicaciones significativas para el desarrollo de interfaces cerebro-computadora y neuro-prótesis, lo que permitiría a una persona controlar un dispositivo protésico aprovechando la actividad eléctrica de su cerebro.
Para ser efectivas, estas tecnologías no solo deben recibir salida del cerebro sino también entregar información. Por ejemplo, ¿puede un brazo mecánico decirle al usuario que el objeto que está sosteniendo está caliente o frío? Sin embargo, entregar esta información a la partedel cerebro responsable de procesar las entradas sensoriales no funciona si esta parte del cerebro está lesionada o si se pierden las conexiones entre esta y la corteza motora. En estos casos, es necesario generar alguna forma de entrada que reemplace las señales que combinan las señales sensorialespercepción con control motor y el cerebro necesita "aprender" qué significan estas nuevas señales.
"Los investigadores se han interesado principalmente en estimular las cortezas sensoriales primarias para ingresar información en el cerebro", dijo Schieber. "Lo que hemos demostrado en este estudio es que no es necesario estar en un área de recepción sensorial para poderpara que el sujeto tenga una experiencia que pueda identificar "
Se emplea un enfoque similar con los implantes cocleares para la pérdida auditiva que traducen los sonidos en estimulación eléctrica del oído interno y, con el tiempo, el cerebro aprende a interpretar estas entradas como sonido.
En el nuevo estudio, los investigadores detallan un conjunto de experimentos en los que los monos fueron entrenados para realizar una tarea cuando se les presenta una señal visual, ya sea girando, empujando o tirando de objetos específicos cuando se les indica por diferentes luces. Mientras esto ocurría, ellos animales recibieron simultáneamente un estímulo eléctrico muy leve llamado microestimulación en diferentes áreas de la corteza premotora, la parte del cerebro que inicia el movimiento, dependiendo de la combinación de tarea y luz.
Los investigadores luego replicaron los experimentos, pero esta vez omitieron la señal visual de las luces y en su lugar solo administraron la microestimulación. Los animales pudieron identificar y realizar con éxito las tareas que habían aprendido a asociar con las diferentes entradas eléctricas.Cuando se reorganizó el emparejamiento de la microestimulación con una acción particular, los animales pudieron adaptarse, lo que indica que la asociación entre la estimulación y un movimiento específico se aprendió y no se solucionó.
"La mayoría del trabajo en el desarrollo de entradas al cerebro para su uso con interfaces cerebro-computadora se ha centrado principalmente en las áreas sensoriales del cerebro", dijo Mazurek. "En este estudio, mostramos que puede expandir el espacio neuronal quepuede ser el objetivo de terapias. Esto podría ser muy importante para las personas que han perdido la función en áreas de su cerebro debido a un derrame cerebral, lesión u otras enfermedades. Potencialmente, podemos evitar la parte dañada del cerebro donde se han perdido las conexiones y entregar informacióna una parte intacta del cerebro "
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Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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