Un científico del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. Ha colaborado con un equipo de investigadores de la Universidad del Norte de Texas para desarrollar una nueva técnica de procesamiento de datos que utiliza la variabilidad de series de tiempo de electroencefalograma, o EEG, como una medida del estado del cerebro.
Los investigadores dicen que dicha técnica tiene el potencial de proporcionar medidas que faciliten el desarrollo de procedimientos para mitigar el estrés y la aparición de afecciones como el trastorno de estrés postraumático en los combatientes.
"El cerebro humano es considerado por muchos como el órgano más complejo que existe, con más de mil millones de neuronas y un exceso de un billón de interconexiones", dijo el Dr. Bruce West, científico principal de matemáticas y ciencias de la información en los EE. UU.Oficina de Investigación del Ejército y miembro de ARL
Según West, es el funcionamiento de esta extraordinaria red compleja de neuronas que alberga el pensamiento humano y, a través del sistema nervioso central, permite el funcionamiento de la mayoría, si no de todas, las redes fisiológicas, como la respiratoria, la motoracontrol y cardiovascular.
Sin embargo, según los investigadores, incluso con este papel central que desempeña el cerebro para permitir nuestra existencia, se sabe muy poco sobre cómo hace lo que hace.
En consecuencia, las medidas de cuán bien el cerebro lleva a cabo sus diversas funciones son sustitutos críticos para la comprensión, particularmente para mantener la salud y el bienestar del personal militar.
Una señal eléctrica pequeña pero medible generada por el cerebro de los mamíferos fue capturada en el electrocardiograma de animales pequeños por Caton en 1875 y en los cerebros humanos por Berger en 1925.
Norbert Wiener, medio siglo después, proporcionó las herramientas matemáticas que se creían necesarias para penetrar las misteriosas relaciones entre las ondas cerebrales en las series temporales de EEG y el funcionamiento del cerebro.
Según West, el progreso en este camino ha sido lento, y después de más de un siglo de recopilación y análisis de datos, no existe una taxonomía de los patrones de EEG que delinee la correspondencia entre esos patrones y la actividad cerebral ... ¡hasta ahora!
La técnica desarrollada por West y sus socios académicos generaliza la teoría del juego evolutivo, una técnica matemática utilizada históricamente en la formulación de la toma de decisiones en los juegos de guerra.
Sus hallazgos se informan en un artículo publicado en la edición de agosto de Fronteras en fisiología .
West, junto con Gyanendra Bohara y Paolo Grigolini de la Universidad del Norte de Texas, proponen y prueban con éxito un nuevo modelo para el comportamiento colectivo dentro de los Estados Unidos, titulado "Bridging Waves and Crucial Events in the Dynamics of the Brain".cerebro, que cierra la brecha entre las ondas y las fluctuaciones aleatorias en los datos del EEG.
"El trabajo de la toma de decisiones dentro de las fuerzas armadas ha sido históricamente la Teoría del juego, en la que los jugadores cooperan o desertan, y con las interacciones por pares reciben varios beneficios para que, en determinadas condiciones, siempre ganen ciertas estrategias", dijo West. "Cuando el juegose extiende a grupos en los que las elecciones de estrategias individuales se hacen de forma secuencial y pueden cambiar con el tiempo, la situación evoluciona ofreciendo una variedad más rica de resultados, incluida la formación de estados colectivos en los que todos son cooperadores o desertores, lo que resulta en un estado colectivo ".
Resulta, dijo West, que la técnica desarrollada para procesar datos de EEG, el método de autocrítica de tiempo autoorganizado o método SOTC, incorpora una estrategia que es una extensión de la teoría evolutiva de juegos directamente en el modelado de la dinámica del cerebro.
"La dinámica interna del cerebro alcanza espontáneamente el estado colectivo o crítico de la red neuronal y, como con todos los fenómenos críticos, sus propiedades emergentes están determinadas por la macroescala independientemente de la dinámica de la microescala", dijo West.
El espectro EEG puede acceder directamente a esta macroescala.
El espectro EEG, obtenido por el método SOTC, decae como el movimiento browniano a altas frecuencias, tiene un pico a una frecuencia intermedia onda alfa y a bajas frecuencias tiene una ley de potencia inversa.
En el caso del cerebro, la ley de potencia inversa ha revelado que existe una amplia gama de escalas de tiempo sobre las cuales el cerebro puede responder a las demandas que se le imponen.
Este espectro sugiere una flexibilidad en la respuesta, que refleja un rango potencial desde concentrarse en una sola tarea durante horas hasta contrarrestar rápidamente un asalto físico.
"Esto significa que en el futuro previsible el entrenamiento físico de los guerreros, junto con el monitoreo necesario del progreso asociado con ese entrenamiento, se ampliará para incluir el cerebro", dijo West. "El procesamiento confiable de la actividad cerebral, junto conLa interpretación de la señal EEG procesada guiará el desarrollo de técnicas confiables para reducir el estrés, mejorar la conciencia situacional y aumentar la capacidad de lidiar con la incertidumbre, tanto dentro como fuera del campo de batalla ".
West dijo que el equipo de investigación incluso especula que tal comprensión de la dinámica del cerebro puede proporcionar la información necesaria para mitigar la aparición de TEPT mediante detección e intervención tempranas, como se hace habitualmente para enfermedades más obvias.
Según West, seguir adelante con esta investigación puede proceder al menos de dos maneras.
"Una forma es aplicar estos resultados prometedores a conjuntos de datos de interés para el Ejército", dijo West. "Por ejemplo, cuantifique cómo los registros EEG de guerreros con TEPT difieren de un grupo de control de guerreros y cómo esta medida cambia bajodiferentes protocolos de terapia y medicación. La otra forma es refinar la técnica, por ejemplo, ubicar en qué parte del cuero cabelludo es más robusto, mientras se conserva la sensibilidad ".
Sin embargo, esta investigación continúa, estos científicos del Ejército se centran en llevar a buen término la tecnología para ayudar al Soldado del futuro a tener éxito en un mundo y campo de batalla en constante cambio.
A principios de este año, el equipo de investigación publicó un trabajo que analiza el procesamiento de los datos de frecuencia cardíaca y cómo la meditación influyó indirectamente en la frecuencia cardíaca a través de la dinámica del cerebro. Ese trabajo examinó cómo el cerebro influye directamente en el funcionamiento del cuerpomidiendo cómo el sistema fisiológico cardiovascular en este caso responde a los cambios en el cerebro por medio de la meditación.
Este trabajo actual se enfoca en procesar datos de EEG e interpretar directamente la dinámica del cerebro; examina cómo se puede entender que el comportamiento rítmico de las ondas cerebrales ondas alfa, beta, gamma, etc. es compatible con las fluctuaciones en el cerebrodatos de onda.
Ambos documentos son parte de un estudio en curso ARL-Universidad del Norte de Texas para determinar si las fluctuaciones en todos los sistemas fisiológicos son producidas por un mecanismo previamente no identificado que llamamos eventos cruciales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :