Un implante cerebral no invasivo podría traducir los pensamientos en movimiento

Un implante cerebral desarrollado en la Univesidad de Michigan usa la piel del cuerpo como un conductor para transmitir, sin cables, las señales neurales del cerebro a una computadora de control y podría, algún día, usarse para reactivar los miembros paralizados.

El implante ha recibido el nombre de BioBolt, y a diferencia de otras tecnologías de interfaz neural que establecen una conexión desde el cerebro a un artefacto externo como una computadora, requiere un mínimo de invasión y muy poca energía, dijo el investigador principal Euisik Yoon, profesor en la Escuela de Ingeniería, en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia de Computadora en la UM.

Actualmente el cerebro debe permanecer abierto mientras los implantes neurales están en la cabeza, lo cual impide en la práctica el uso diario en un paciente, dijo Kensall Wise, profesor emérito de ingeniería en la cátedra Universitaria Distinguida William Gould Dow.

El BioBolt no penetra la corteza y queda completamente cubierto por la piel lo cual reduce enormemente el riesgo de infección. Los investigadores creen que el artefacto es un paso muy importante hacia el logro último del interfaz entre cerebro y computadora: permitir que una persona paralizada "piense" un movimiento.

"La meta es lograr la reactivación de los miembros paralizados" recogiendo las señales neurales de la corteza cerebral y transmitiéndolas directamente a los músculos, dijo Wise, quien es también director fundador del Centro NSF de Investigación de Ingeniería para Microsistemas Inalámbricos Integrados (WIMS ERC).

Los investigadores advierten que el desarrollo de esta tecnología llevará años. Otra aplicación prometedora del BioBolt es el control de la epilepsia y el diagnóstico de ciertas enfermedades como el Mal de Parkinson. El concepto de BioBolt se ha presentado para la obtención de una patente y también se presentó el 16 de junio en el Simposio 2011 de Circuitos VLSI en Kyoto, Japón.

El autor principal de la presentación es Sun–Il Chang, estudiante doctorado que forma parte del grupo investigador de Yoon. El BioBolt parece un perno y su circunferencia tiene casi 1,5 centímetros de diámetro (la circunferencia de la moneda de un centavo de dólar), con una capa del tamaño de la uña de un pulgar con microcircuitos adosados en el fondo.

El BioBolt se implanta en el cráneo debajo de la piel y la capa de microcircuitos queda apoyada en el cerebro. Los microcircuitos operan como micrófonos que "escuchan" el patrón general de activación de las neuronas y las asocian con un comando específico del cerebro. Esas señales se amplifican y filtran, se convierten en señales digitales y se transmiten a través de la piel a una computadora, dijo Yoon.

Otro obstáculo en el interfaz del cerebro es el requisito de alta energía para la transmisión inalámbrica desde el cerebro a una fuente exterior. El BioBolt mantiene bajo el consumo de energía porque usa la piel como conductor o senda para las señales, algo que se parece a la descarga de un video en su computadora simplemente tocando el video.

Los investigadores esperan que algún día las señales puedan transmitirse a través de la piel a algo en el cuerpo, como un reloj o un par de aretes, que recolecte las señales, dijo Yoon, lo cual eliminaría la necesidad de una computadora presente para procesar las señales. (Fuente: U. Michigan)

Nuevas pistas sobre los mecanismos sociales por los que la obesidad se propaga

La obesidad es socialmente contagiosa, ya que se propaga entre los amigos cercanos. El fenómeno plantea preguntas importantes sobre las vías de "contagio". ¿Es porque adoptamos de nuestros amigos ideas sobre qué grado de corpulencia es aceptable para una estatura dada y las aplicamos también cuando estamos solos? ¿O es que pasamos demasiado tiempo con ellos haciendo las mismas cosas que ellos hacen, incluyendo entregarnos a un ocio sedentario y comiendo lo mismo que ellos?

Para intentar aclararlo, el equipo de Daniel J. Hruschka, Amber Wutich, Alexandra Brewis y Benjamin Morin de la Universidad Estatal de Arizona, entrevistó a 101 mujeres del área de Phoenix y a 812 de sus amigos más cercanos y miembros de la familia.

Al comparar el índice de masa corporal (IMC) de las mujeres, sus amistades y sus familiares, los investigadores confirmaron resultados anteriores que indican que el riesgo de obesidad en una mujer es mayor si las personas de su red social son obesas.

Pero el equipo también examinó tres posibles modos por los que las ideas compartidas sobre qué talla corporal es aceptable podrían promover que el sobrepeso y la obesidad se propagasen a través de los vínculos sociales.

Una persona podría dejarse convencer por sus amistades de que el sobrepeso no es tan malo como lo pintan, o que cierta talla corporal es "normal", y por eso acostumbrarse a comer productos ricos en calorías pero muy apetitosos, y a dejar de lado el ejercicio físico por agotador e innecesario.

También podría suceder que, aún no estando de acuerdo con esa forma de pensar de sus amigos o familiares, la presión derivada de los aspectos prácticos de compartir el tiempo con ellos llevase a la persona a seguir a menudo esos mismos hábitos. Es decir, que si quiere estar con sus amigos o familiares, y el grupo va a comer a un establecimiento donde toda la comida es rica en calorías, la persona acabará comiendo como ellos. Y si luego el grupo escoge una actividad de ocio sedentaria en vez de, por ejemplo, salir a pasear en bicicleta, la persona acabará también haciendo lo mismo que el resto de personas del grupo.

Otra posibilidad, más sutil, es que la persona se forme una idea de qué talla corporal es aceptable simplemente observando las de sus amigos. Si las personas con las que más se relaciona tienen sobrepeso u obesidad, no se sentirá fuera de lugar si también gana kilos, a diferencia de si las personas de su círculo social tuvieran cuerpos esbeltos. No verse peor que sus amistades puede conducirle a dejarse llevar por la comodidad de evitar el ejercicio físico y por la tentación de la comida poco sana pero muy sabrosa.

El equipo de investigación no descubrió evidencias de que el primer caso y el segundo sean el medio habitual de transmisión en la muestra de población analizada, pero sí halló indicios del tercero.

De todas formas, antes de sacar conclusiones, conviene avanzar más en esta línea de investigación, ya que no puede descartarse que el primer caso y el segundo ejerzan una influencia mayor de lo aparente en el contagio social del sobrepeso.

La influencia de los prejuicios hacia otras personas en nuestro sistema inmunitario

¿Nuestros propios prejuicios y percepciones sobre la gente ayudan a defender a nuestro cuerpo contra enfermedades infecciosas?

Los resultados de un nuevo estudio de psicología sugieren que el cerebro contiene una especie de "sistema inmunitario conductual" que nos defiende contra las enfermedades incluso antes de que los patógenos que las causan lleguen a nuestros cuerpos.

Mark Schaller, de la Universidad de la Columbia Británica, Canadá, quien es coautor del estudio junto a Justin H. Park de la Universidad de Bristol, en el Reino Unido, argumenta que una serie de factores psicológicos se combinan en cada persona para permitirle detectar y evitar cosas potencialmente infecciosas en su entorno inmediato. Esto proporciona una primera línea defensiva contra las infecciones, tosca pero útil, y reduce la carga de trabajo del sistema inmunitario propiamente dicho.

Esto afecta a nuestras interacciones con otras personas. En estudios anteriores se llegó a la conclusión de que cuando las personas se sienten más vulnerables a las infecciones, se comportan de un modo menos extrovertido. También, que la gente suele ser más introvertida en los países donde, históricamente, han sido muy frecuentes las enfermedades infecciosas. Por otra parte, es bien sabido que la amenaza del contagio de una enfermedad puede crear prejuicios contra personas cuyo aspecto resulte raro o que se comporten de maneras inusuales.

Sin embargo, tal como advierten los autores del nuevo estudio, muchas de estas reacciones basadas en prejuicios son erróneas y causan más problemas que los que hipotéticamente podrían resolver.

Por otra parte, todo apunta a que cuando la gente ve cosas potencialmente infecciosas en su entorno, su sensación de sentirse amenazada puede hacer que el sistema inmunitario propiamente dicho responda con más fuerza a una infección verdadera.

El cerebro puesto en su lugar

Marino Pérez desmonta con precisión en El mito del cerebro creador las trampas del cerebrocentrismo en las neurociencias actuales

El cerebro puesto en su lugar  

ANTONIO RICO La obra que comentamos aquí no es fruto del excepcional cerebro de su escritor. No se ha creado en una localización concreta de su córtex y se ha manifestado a través de las órdenes que el cerebro ha dado a sus manos para que la teclease en su ordenador. Es cierto que si el autor hubiera estado convenientemente monitorizado, sometido a una permanente resonancia magnética funcional de su cerebro durante el acto de su escritura, hubiéramos asistido a un ir y venir de flujos sanguíneos por distintas partes de su encéfalo, a vistosos cambios de temperaturas en su corteza cerebral que hubieran vuelto llamativo el espectáculo. Pero pensar que la explicación de una conducta puede quedar resuelta en términos de aportes de glucosa, aumentos del flujo sanguíneo o alteraciones de la temperatura es pecar del monismo fisicalista grosero y ramplón contra el que Marino Pérez ha escrito El mito del cerebro creador. Para entender la existencia de un libro tan necesario como el que estamos comentando hace falta referirse a una persona, a un organismo en su unicidad, compuesto materialmente por órganos pero no descomponible formalmente en ellos, inserto en una cultura supraindividual desde el mismo momento del nacimiento sin la que el individuo no es nada. Sólo así daremos cuenta cabalmente de cualquier conducta humana, como, por ejemplo, la escritura de este libro por parte de su autor.

Tras una serie de obras de orientación claramente académica y que constituyen una de las cimas de la Psicología Clínica española (Tratamientos psicológicos, Contingencia y drama), el catedrático de Psicología de la Universidad de Oviedo Marino Pérez ha comenzado a publicar una serie de textos que apuntan directamente a falacias que, aun nacidas en el campo de la Medicina y la Psicología, desbordan sus orígenes académicos hasta constituir ideologías de clara implantación social, responsables del oscurecimiento de algunas cuestiones clásicas centrales en la conformación cultural de la idea de «hombre». En 2007 hizo saltar la polémica con La invención de las enfermedades mentales. Y ahora, en 2011, carga contra el cerebrocentrismo, la ideología imperante en el ámbito de las neurociencias y algunas filosofías y psicologías, según la cual, -en desafortunadísima expresión del premio Nobel Francis Crick-, todas nuestras experiencias y conductas no son más que el comportamiento de un vasto conjunto de células nerviosas y de moléculas asociadas.

Así, lejos de caer fascinado por la espectacularidad tecnológica de las neurociencias y sus arrogantes cantos de sirena, Marino Pérez toma respecto de ellas la distancia necesaria para poder analizarlas teórica y críticamente desde la filosofía, desvelando la pobreza conceptual que se encuentran en la trastienda de esta ideología apoyada en la ciencia. Huyendo de un dualismo espiritualista y demostrando en tal huida su nula formación en filosofía clásica.,-Aristóteles, por ejemplo-, buena parte de las neurociencias ha terminado defendiendo un reduccionismo cerebrocentrista según el cual todas las actividades humanas cuya explicación se resiste a un mecanicismo fisicalista encuentran al fin explicación barriendo el problema bajo la atribución de tal actividad a un cerebro homunculizado. ¿Por qué tal persona tomó tal decisión? Porque su cerebro tomó tal decisión. ¿Por qué tal persona ve la vida de tal manera? Porque su cerebro percibe así los estímulos. ¿Por qué tal persona tiene tales sentimientos? Porque tiene activada la parte del cerebro encargada de tales sentimientos. Ellos dicen que es ciencia, pero no es más que mala filosofía, ideología individualista exacerbada y hallazgos tecnológicos sacados de quicio. «No hay escape de la filosofía, la cuestión es solamente si es buena o mala. Quien rechaza la filosofía está él mismo inconscientemente practicando filosofía» (Jaspers).

Afortunadamente sí hay escape del cerebrocentrismo. El problema es que no es sencillo y exige desembarazarse de prejuicios positivistas e individualistas. El grueso del libro presenta una propuesta de establecimiento de un campo en el que el cuerpo, -no sólo el cerebro-, la conducta y la cultura se entreveran a través de complejas relaciones que superan la parodia neurocientífica. Por un lado, el materialismo fisicalista se supera mediante un materialismo filosófico tomado de Gustavo Bueno y basado en tres géneros de materialidad, desde el que se reconoce el error de Descartes pero se denuncia también el error de Damasio al señalarlo. A continuación, se defiende sólidamente la capacidad que tienen distinciones clásicas en Aristóteles, -potencia/acto, materia/forma-, para iluminar la complejidad de las relaciones entre la conducta y el cuerpo y la cultura que la posibilitan. El resultado es ya tanto una fundamentación cerebral de la conducta como una fundamentación conductual del cerebro, un cerebro plástico al que la regañina de Marino Pérez pone en su lugar, destituyéndolo de sus pretensiones absolutistas en el análisis de la idea de «hombre». Este libro debería ser estudiado minuciosamente por cualquier interesado en las neurociencias y las neuroimágenes que quiera despertar del sueño dogmático en el que esta disciplina lleva demasiados años ofuscada. Muy probablemente no será así, y la explicación no requiere aludir a los flujos sanguíneos de los cerebros de los neurocientíficos para ser satisfactoria.

Descubren un gen responsable de las circunvoluciones de la corteza cerebral humana

Se ha dado un paso decisivo hacia la meta de aclarar el origen de una de las más notorias características del cerebro humano. Ese rasgo es el conjunto de surcos y circunvoluciones que aumentan la superficie útil del cerebro y permiten un intelecto más elevado, incluyendo los pensamientos abstractos y la capacidad de raciocinio.

En una investigación a cargo de científicos de Turquía y Estados Unidos, se ha descubierto uno de los principales responsables de los surcos y circunvoluciones del cerebro humano: una pequeña variación dentro de un gen que determina la formación de las circunvoluciones.

El análisis genético de un paciente turco cuyo cerebro carece de circunvoluciones en parte de su corteza cerebral, ha revelado que la deformidad fue causada por la eliminación de dos letras genéticas de los 3.000 millones que forman el alfabeto genético humano. Variaciones similares del mismo gen afectado, llamado LAMC3, fueron descubiertas en otros dos pacientes con anomalías similares.

La demostración del papel fundamental de este gen en el desarrollo del cerebro humano, constituye un nuevo paso hacia la resolución del misterio subyacente en la corteza cerebral, la obra maestra de la biología, tal como indica el neurocirujano Murat Gunel, codirector del Programa de Neurogenética y profesor de genética y neurobiología en la Universidad de Yale, Estados Unidos.

A la izquierda, un cerebro normal, a la derecha, uno con una mutación del gen LAMC3. (Foto: Yale U.)

Un modelo estima cuánto nos fatigamos después de hacer ejercicio

Una ingeniera de telecomunicación de la Universidad Pública de Navarra ha relacionado la señal de electromiografía, registradas con electrodos colocados sobre la piel, y la pérdida de potencia, de manera que la fatiga puede ser captada en prácticamente cualquier situación o ejercicio físico.

“La fatiga es una sensación de cansancio que nos acompaña en nuestra vida diaria, pero al ser una sensación subjetiva, es muy difícil medirla —explica Miriam González Izal, ingeniera de telecomunicación de la Universidad Pública de Navarra (UPNA)—. Por eso, como medidor objetivo de la fatiga muscular suele utilizarse la pérdida de potencia o fuerza. Sin embargo, hay ejercicios dinámicos, como por ejemplo caminar, en los que sigue siendo muy difícil medir la pérdida de potencia”.

Al hacer ejercicio físico, la fatiga muscular se refleja en una pérdida de potencia. Ésta puede ser medida con el electromiógrafo, el instrumento que registra la actividad eléctrica producida por los músculos. González Izal ha desarrollado un modelo que relaciona las señales de electromiografía de superficie (registradas con electrodos colocados sobre la piel) y la pérdida de potencia muscular debido a la fatiga. Su tesis doctoral ha recibido la calificación sobresaliente cum laude con mención Doctor Europeo.

Este trabajo permite poder medir la fatiga de manera no invasiva; es decir, de manera indirecta, sin necesidad de utilizar otras técnicas como sacar sangre o extraer una muestra de músculo. “Además, poder medir la fatiga permite adelantarse a su aparición, que puede tener consecuencias irreversibles o que se tarde en volver a una situación inicial. Si podemos medir la fatiga podemos también evitarla y estar realizando ejercicio durante más tiempo a más intensidad”, explica la autora.

La tesis doctoral se desarrollado conjuntamente con el Centro de Estudios, Investigación y Medicina del Deporte (Instituto Navarro del Deporte, Gobierno de Navarra), donde se realizaron diferentes tipos de ejercicios para producir la fatiga muscular y que sirvieron para registrar la actividad eléctrica de los músculos. Mediante diferentes cálculos matemáticos, se analizó luego la relación entre esas señales de electromiografía y la pérdida de potencia muscular debida a la fatiga.

Según expone Miriam González en sus conclusiones, tras un período de entrenamiento la relación entre los cambios en los parámetros de electromiografía y los cambios en la pérdida de potencia muscular puede modificarse. “Por eso, los modelos basados en el uso de variables de electromiografía obtenidos antes de un período de entrenamiento pueden subestimar la potencia perdida tras el entrenamiento y, por lo tanto, es necesario realizar una calibración de los mismos antes de su utilización”.

La tesis 'Muscle fatigue estimation using sEMG recordings' ha sido tutorizada por el catedrático Mikel Izquierdo Redín, del Departamento de Ciencias de la Salud, y el profesor Armando Malanda Trigueros, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, y ha obtenido la calificación de sobresaliente cum laude con mención de Doctor Europeo.

Miriam González Izal, ingeniera de telecomunicación, es autora y coautora de diversos artículos en revistas y publicaciones científicas internacionales y ha realizado estancias de investigación en Aalborg University (Dinamarca) y en la Université Libre de Bruxelles (Bélgica). Asimismo, ha participado en más de media docena de congresos nacionales e internacionales. (Fuente: UPNA)

Región cerebral crucial para las decisiones sobre el azar

Cuando un grupo de jugadores se reúne alrededor de una mesa de ruleta, es probable que cada jugador tenga razones diferentes para apostar a ciertos números.

Algunos pueden escoger un "número de la suerte" que les ha dado resultados positivos en el pasado.

Otros pueden analizar la historia reciente de los números ganadores para tratar de descifrar un patrón, con el que seguir un "método" que les permita ganar. Aunque esta estrategia tiene algo de lógica, en la práctica resulta una lógica engañosa, que no otorga ninguna ventaja cuando el juego se basa exclusivamente en el azar.

Los dos tipos de estrategias son contradictorias, porque según la primera conviene más escoger un número si últimamente ha sido el ganador bastantes veces, y rechazar un número que últimamente haya resultado perdedor bastantes veces. En la segunda estrategia ocurre justo lo contrario.

Recientemente, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y el Trinity College de Dublín, Irlanda, han averiguado, en experimentos durante los cuales los voluntarios jugaban a la ruleta y podían ganar o perder pequeñas cantidades de dinero, que cierta región del cerebro interviene de manera importante en la conducta asociada a una de esas dos maneras de tomar decisiones.

En este estudio, el equipo de John O'Doherty y Ryan Jessup comprobó que una región del cerebro conocida como el estriado dorsal estaba más activa en las personas que, en el momento de realizar la elección, seguían la estrategia de apostar por un número que ha dado resultados positivos en el pasado.

Existe una región cerebral crucial para las decisiones sobre el azar. (Foto: Caltech)

Más allá de conocer cómo el cerebro se enfrenta al concepto del azar, los resultados de este nuevo estudio podrían proporcionar, entre otras cosas, nuevos y esclarecedores datos sobre las causas de las ludopatías.