Los científicos aprenden a usar la energía eléctrica del cerebro
Algún día un paciente paralizado tendrá la capacidad de ordenar con su pensamiento al pie para que se flexione o a una pierna para que se mueva usando una tecnología que controla la energía eléctrica en el cerebro, y los científicos en la Escuela de Kinesiología de la Universidad de Michigan han dado ahora un paso hacia ese logro.
Los investigadores en esa escuela y sus colegas del Centro Swartz para Neurociencia Computacional en la Universidad de San Francisco, en San Diego, han desarrollado una tecnología que, por primera vez, permite que los médicos y científicos aíslen, sin una intervención invasiva, y midan la actividad eléctrica cerebral en el movimiento de las personas. Esta tecnología es un componente clave del tipo de interrelación de cerebro y computadora que permitiría que un ectoesqueleto robótico controlado por los pensamientos del paciente muevan un miembro del cuerpo, dijo Daniel Ferris, profesor asociado en la Escuela de Kinesiología y autor de tres artículos que dan detalles de la investigación.
“Por supuesto esto no ocurrirá pronto pero un paso hacia lograrlo es la capacidad de registrar las ondas cerebrales mientras alguien se mueve de un lado a otro”, dijo Joe Gwin, primer autor de los artículos y un investigador graduado en la Escuela de Kinesiología y el Departamento de Ingeniería Mecánica.
Con el uso de esta tecnología los científicos pueden mostrar qué partes del cerebro se activan y de señalar con precisión cuándo se activan a medida que la persona se mueve en un ambiente natural. Por ejemplo cuando caminamos las señales se originan en partes específicas del cerebro a medida que los mensajes van del cerebro a los músculos. Cuando los científicos entiendan dónde ocurren los impulsos cerebrales podrán usar esa información geográfica para muchas aplicaciones diferentes. Hasta ahora los científicos sólo habían podido medir la actividad eléctrica en el cerebro de pacientes que no se movían.
Ferris comparó el aislamiento de la actividad eléctrica cerebral con la colocación de un micrófono en medio de una orquesta sinfónica para discernir solamente algunos instrumentos en ciertas áreas, digamos el oboe en la primera silla, o el violín. Tal como ocurre durante la ejecución musical en una orquesta, en el cerebro hay muchas fuentes de “ruido” que producen una actividad eléctrica excesiva. Incluso el electrodo mismo produce “ruido” cuando se mueve en relación con su fuente.
Los investigadores identificaron la actividad del cerebro que querían medir colocando decenas de sensores a un sujeto que caminaba o que trotaba en una cinta de ejercicio. Luego usaron un modelo de la cabeza, sustentado en una imagen de resonancia magnética (MRI por su sigla en inglés) para determinar dónde en el cerebro se originaba esa actividad eléctrica. De esta manera los científicos pudieron localizar las fuentes de actividad cerebral en las que estaban interesados sin ocuparse del resto de la actividad como si no se originase en el cerebro.
Ferris, quien también tiene una asignación en ingeniería biomédica, dijo que hay un par de razones por las cuales los científicos pueden hacer ahora este tipo de mediciones que eran imposibles hace unos pocos años.
Los colegas en el Centro Swartz de Neurociencia Computacional en la Universidad de California, en San Diego, diseñaron las herramientas de computación para llevar a cabo las mediciones sin invasión en individuos sentados, y sin estas herramientas las mediciones hubiesen sido imposibles. Los dos grupos investigadores luego avanzaron para medir la actividad cerebral en sujetos que caminaban y corrían. Asimismo los electrodos se han hecho más sensibles y tienen una mejor proporción de señal a ruido, dijo.
A los militares también les interesa este tipo de tecnología, que podría usarse para optimizar el desempeño del soldado observando la actividad cerebral de los soldados en el terreno a fin de saber cuándo se desempeñan a su nivel más alto. La tecnología también podría ayudar a que los militares entiendan cuál es la mejor forma de presentar nueva información a los soldados y la mejor manera para que estos la utilicen.
De hecho cualquier industria u organización interesada en comprender cómo interactúan el cerebro y el cuerpo podría beneficiarse por el conocimiento de la manera en que el cerebro funciona durante una tarea determinada.
“Podríamos producir imágenes de los cerebros de pacientes con varios tipos diferentes de trastornos neurológicos, y podríamos encaminar la rehabilitación para subgrupos de pacientes que muestren síntomas similares”, dijo Gwin. “Si pudiésemos tener una imagen del cerebro en el transcurso de algunas de estas formas de rehabilitación podríamos diseñar mejor los tratamientos”.
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