Imagina una prótesis capaz de restaurar la capacidad de tomar decisiones en personas que la han perdido o la tienen pero en niveles deteriorados debido a algún daño o enfermedad cerebral por medio de un dispositivo que graba las señales cerebrales durante las acciones correctas y repitiéndolas de nuevo.
Prótesis neuronal. La aplicación detecta un disparo de “código débil” (1) de neuronas asociadas con errores relacionados con el consumo de cocaína. Esta detección es utilizada para estimular (2) otras neuronas con el patrón de “código fuerte” relacionado con la decisión correcta. (Crédito: Robert E Hampson et al./Journal of Neural Engineering)
Puede parecer ciencia ficción, pero investigadores del Centro Médico Wake Forest Baptist, la Universidad de California y la Universidad de Kentucky han comprobado que tal dispositivo es posible y funciona en primates.
Algún día será posible en personas, indicaron los científicos.
En esencia, los científicos utilizaron un sistema de prótesis electrónica para aprovechar la circuitería existente en la corteza prefrontal del cerebro a nivel celular y grabar así los patrones de disparo de múltiples neuronas en esa parte, que es la parte del cerebro involucrada en la toma de decisiones.
Posteriormente, los científicos repitieron la grabación (la ejecutaron, como en una grabadora) en la misma área del cerebro para estimular eléctricamente la actividad neuronal de toma de decisiones. Esta método no sólo restauró la función sino, en algunas ocasiones, la mejoró.
“La prótesis es ‘presionar el interruptor’ para habilitar la toma de decisiones en tiempo real”, indicó Sam Deadwyler, profesor de fisiología y farmacología en Wake Forest Baptist y uno de los autores del estudio.
En el estudio, los científicos entrenaron cinco monos para reconocer múltiples imágenes en un monitor con un nivel de certeza de 70 a 75 por ciento a la vez. Primeramente, una imagen aparecía en el monitor, el cual los animales fueron entrenados para seleccionar utilizando un cursor controlado manualmente. Luego, la pantalla se oscurecía por uno o dos minutos seguido por la aparición de dos a ocho imágenes, incluyendo la que estaba al inicio.
Cuando los monos elegían correctamente la imagen que se mostró al principio, la prótesis electrónica grababa el patrón del pulso neuronal asociado con la esa decisión. En la siguiente fase del estudio, una droga conocida por interrumpir la actividad cognoscitiva se administraba a los animales para simular el daño cerebral.
Los monos entonces repetían el ejercicio de selección de imagen, con su habilidad para tomar decisiones disminuida en un 13 por ciento del nivel normal. Sin embargo, durante estas “sesiones con droga” la prótesis detectaba cuando los animales iban a seleccionar una imagen equivocada y ejecutaba la grabación automáticamente, con los patrones neuronales para tomar la decisión correcta. De acuerdo a los resultados del estudio, el dispositivo fue altamente efectivo en restablecer la habilidad de toma de decisiones hasta un 10 por ciento arriba de lo normal incluso cuando los efectos de la droga estaban presentes y activos.
“La base de la efectividad de esta prótesis se debió a que específicamente programamos un modelo matemático multi-entrada multi-salida (multi-input multi-output nonlinear mathematical model, MIMO) para reconocer los patrones neuronales que ocurrieron cuando los animales tomaron la decisión correcta en tiempo real; esta es una característica única para este dispositivo en particular”, indicó Robert E. Hampson, líder del estudio.
“Basados en los resultados del estudio, esperamos desarrollar en el futuro una neuroprótesis que pueda ayudar a las personas a recuperarse del deterioro ocasionado por algún daño en el cerebro”, indicó Hampson.
Más información aquí.
Comentarios