{"id":2299,"date":"2019-12-20T10:19:00","date_gmt":"2019-12-20T10:19:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/?p=2299"},"modified":"2020-09-16T10:52:22","modified_gmt":"2020-09-16T10:52:22","slug":"mente-y-maquina-pueden-unirse-fisicamente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/mente-y-maquina-pueden-unirse-fisicamente\/","title":{"rendered":"Mente y M\u00e1quina \u00bfPueden unirse f\u00edsicamente?"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

FECHA: <\/strong>20\/12\/2019<\/p>\n

AUTOR <\/span>JOS\u00c9 LUIS GONZ\u00c1LEZ MORA<\/b>
<\/b>ILUSTRACI\u00d3N<\/span> CARLA GARRIDO PUERTA<\/b><\/p>\n

Departamento de Ciencias M\u00e9dicas B\u00e1sicas <\/span><\/i>
<\/span>Universidad de La Laguna<\/span><\/i><\/p>\n

<\/p>\n

El titular de hace unos d\u00edas de la BBC News \u201cEl innovador exoesqueleto que ayud\u00f3 a un hombre paral\u00edtico a mover sus cuatro extremidades con est\u00edmulos mentales\u201d, hizo exclamar a muchas personas, \u00bfc\u00f3mo es esto posible? o plantearse si no se trataba de una exageraci\u00f3n. Por eso, he pensado que podr\u00eda ser interesante explicar c\u00f3mo funciona un sistema BCI, del t\u00e9rmino anglosaj\u00f3n <\/span>\u201cBrain Computer Interface\u201d<\/span><\/i>, lo que en espa\u00f1ol se traduce como <\/span>\u201cinterfaz cerebro-computadora\u201d<\/span><\/i><\/p>\n

Una interfaz cerebro-computadora, tambi\u00e9n llamada \u201cInterfaz de Control Neural\u201d, \u201cInterfaz Mente-M\u00e1quina\u201d, \u201cInterfaz Neural Directa\u201d o \u201cInterfaz Cerebro-M\u00e1quina\u201d es una v\u00eda de comunicaci\u00f3n directa entre un cerebro y un dispositivo externo. Los sistemas BCI se emplean sobre todo para investigar, mapear, aumentar o reparar las funciones cognitivas o sensoriales motoras humanas. La investigaci\u00f3n sobre BCI comenz\u00f3 en la d\u00e9cada de los 70 del siglo pasado, en la Universidad de California en Los \u00c1ngeles, financiada por la National Science Foundation y sus resultados, publicados en este periodo, marcan la primera aparici\u00f3n de la expresi\u00f3n interfaz cerebro-computadora en la literatura cient\u00edfica.<\/span><\/p>\n

Debido a la plasticidad cortical del cerebro, las se\u00f1ales procedentes de las pr\u00f3tesis implantadas (neuropr\u00f3tesis) pueden, despu\u00e9s de un periodo de adaptaci\u00f3n, ser utilizadas como sensores naturales o canales de comunicaci\u00f3n para controlar o manejar dispositivos externos. Los primeros dispositivos neuroprot\u00e9sicos implantados en humanos aparecieron a mediados de la d\u00e9cada de 1990. No obstante, la implantaci\u00f3n de neuropr\u00f3tesis corticales, es decir las implantadas en la corteza cerebral, a\u00fan aquellas realizadas con materiales bio-compatibles, tienen el inconveniente de generar el rechazo del tejido cerebral a ese cuerpo extra\u00f1o; rechazo que destruye parcial o totalmente la neuropr\u00f3tesis y da\u00f1a el tejido cerebral. Las investigaciones realizadas por nuestro grupo de investigaci\u00f3n de la Universidad de La Laguna desde los a\u00f1os 90 con electrodos de carbono y platino no dieron, en parte por estas razones, resultados satisfactorios. La utilizaci\u00f3n de dispositivos sensores no invasivos, colocados en el cuero cabelludo, ha sido una soluci\u00f3n alternativa que se sigue usando en la actualidad.<\/span><\/p>\n

Los enfoques invasivos como el BCI incluyen la medici\u00f3n de potenciales de campo locales, la actividad de una sola unidad, la actividad de m\u00faltiples unidades y la electrocorticograf\u00eda. Los enfoques no invasivos de BCI m\u00e1s empleados son la electroencefalograf\u00eda, la resonancia magn\u00e9tica funcional y la espectroscop\u00eda de infrarrojo cercano. Estos dos \u00faltimos no miden la actividad neuronal directamente, sino que miden un fen\u00f3meno asociado a la actividad neuronal durante el acoplamiento neurovascular, como veremos enseguida. De las se\u00f1ales cerebrales que se obtienen, se extraen las caracter\u00edsticas relevantes para el objetivo del BCI (por ejemplo, la comunicaci\u00f3n) y se clasifican usando un algoritmo de traducci\u00f3n, que permite construir una se\u00f1al que controla el dispositivo electr\u00f3nico externo, ya sea un brazo rob\u00f3tico, una silla de ruedas o el cursor de un ordenador. A la vista de esto, los BCI pueden ser de asistencia, para ayudar a los pacientes con comunicaci\u00f3n o movimiento, o de rehabilitaci\u00f3n para ayudar a recuperar la funci\u00f3n neuronal.<\/span><\/p>\n

Antes hicimos alusi\u00f3n al acoplamiento neurovascular; con este t\u00e9rmino nos referimos al mecanismo por el cual se relaciona la actividad neuronal con el flujo de sangre y por lo tanto, con la actividad metab\u00f3lica en el cerebro. La medida del acoplamiento neurovascular, que se hace midiendo el flujo sangu\u00edneo de la regi\u00f3n del cerebro afectada, nos suministra informaci\u00f3n sobre la din\u00e1mica funcional del cerebro e, indirectamente, de la actividad neuronal. Esta relaci\u00f3n se utiliza en neurociencia para medir la actividad funcional del sistema nervioso, a trav\u00e9s de distintas t\u00e9cnicas: imagen por resonancia magn\u00e9tica, la espectroscop\u00eda en el infrarrojo cercano o a trav\u00e9s de los cambios de la oxihemoglobina y la deoxihemoglobina. La espectroscop\u00eda funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) es una t\u00e9cnica port\u00e1til y de bajo costo, adecuada para la medici\u00f3n del flujo sangu\u00edneo local. Utiliza diodos l\u00e1ser o LEDs para irradiar una regi\u00f3n de la piel del cr\u00e1neo con luz en el rango del infrarrojo cercano, donde los tejidos biol\u00f3gicos son transparentes (700\u2013900 nm), capaces de atravesar el cuero cabelludo, cr\u00e1neo y meninges y llegar al tejido cerebral. La radiaci\u00f3n que no es absorbida por diversos elementos de los tejidos internos (como la hemoglobina), retorna a la superficie donde son registrados. Puesto que la hemoglobina oxigenada y desoxigenada tiene propiedades \u00f3pticas diferentes en el rango de luz visible e infrarroja cercana, los cambios en la concentraci\u00f3n de estas mol\u00e9culas nos proporcionan informaci\u00f3n sobre los procesos de acoplamiento neurovascular y, en \u00faltima instancia, de la funci\u00f3n neuronal. Las principales limitaciones de esta t\u00e9cnica para medir respuestas hemodin\u00e1micas radican en la baja resoluci\u00f3n espacial, debida al hecho de que la radiaci\u00f3n tiene que atravesar el cuero cabelludo y el cr\u00e1neo dos veces. En nuestro grupo intentamos resolver estos problemas mediante la implantaci\u00f3n, fuera de la envoltura del cerebro (meninges), de un dispositivo electr\u00f3nico miniaturizado, lo que se conoce como implantaci\u00f3n epidural. Esto nos permite crear una ventana directa al cerebro y obtener datos de su funcionamiento las 24 horas del d\u00eda. Esta es la prueba de concepto que pretendemos probar en animales de experimentaci\u00f3n, antes de intentar utilizarla en personas con graves patolog\u00edas nerviosas. Supone la posibilidad de obtener informaci\u00f3n m\u00e1s detallada sobre los tejidos subyacentes que sin duda contribuir\u00e1n a aumentar nuestros conocimientos sobre la funci\u00f3n cerebral y sus patolog\u00edas asociadas. Por \u00faltimo, otro aspecto en el que se avanza es en la capacidad de detecci\u00f3n de mol\u00e9culas que permita salvar las diferencias entre los modelos animales y humanos.<\/span><\/p>\n

En resumen, la IRM ha producido valiosas contribuciones tanto desde el punto de vista cl\u00ednico como en el de la investigaci\u00f3n biom\u00e9dica. Se trata, en fin, de una tecnolog\u00eda con gran proyecci\u00f3n de futuro que aportar\u00e1 nuevos y emocionantes conocimientos sobre el funcionamiento del cerebro, tanto en la salud como en la enfermedad.<\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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