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Neurología

Conexión banana

Señal eléctrica enviada directamente al cerebro suministra a los monos pistas acerca de dónde encontrar comida

Un experimento con monos nocturnos comprobó que éstos animalitos son capaces de interpretar múltiples señales eléctricas transmitidas directamente a sus cerebros, mejorando así los resultados alcanzados en una prueba de adivinación. Este trabajo, llevado adelante por el equipo del neurocientífico brasileño Miguel Nicolelis, representa un paso importante en la comprensión de cómo funciona el cerebro y en el desarrollo de tecnologías que hagan posible construir prótesis robóticas más fácilmente controlables, y que reproduzcan algunas características del cuerpo humano, tales como el tacto o la sensibilidad a la temperatura. La apuesta de los investigadores apunta que, si tuvo éxito con los monos, debe funcionar con los seres humanos, ya que el cerebro de ambos tiene una estructura parecida y funciona de manera similar.

Existe un gran interés en el desarrollo del área, pues se cree que los microelectrodos podrán servir como un canal artificial para transmitir al cerebro las sensaciones perdidas por causa de daños neurológicos o para transmitir sensaciones de la prótesis de un miembro, dice Nicolelis, que, años atrás, ya recorrió el camino inverso: usó las señales eléctricas captadas por micro-electrodos implantados en el cerebro de monos para mover un brazo robótico.

Esta vez, en el laboratorio de la  Universidad Duke, Estados Unidos, los investigadores sometieron a  dos hembras de mono nocturno (Aotus trivirgatus) a 40 sesiones de una prueba que, de entrada, recordaba un juego infantil, pero que gradualmente se convirtió complejo y sofisticado. En una primera etapa, él y los neurofisiólogos Nathan Fitzsimmons, Weying Drake y Mikhail Lebedev simplemente entrenaron a las monas para señalar atrás de cual de dos puertas de madera estaría escondido un pedazo de banana. Antes, sin embargo, daban una pista: les dejaban ver la puerta en que estaba la comida a través de una barrera de vidrio.

Cuando ellas se conviertan expertas en encontrar la merienda, los investigadores comenzaron a dificultar las cosas. En vez de abrir la puerta de la caja en que estaba la banana para que ellas espiasen, pasaran a accionar un pequeño vibrador en el hombro correspondiente a la puerta con el alimento. Si las monas errasen, una persona de un equipo inmediatamente retiraba la banana de la otra puerta para evitar que usasen la falla como una pista de donde estaba la comida.

El paso siguiente fue sustituir el pequeño temblor, que funcionaba como un leve toque en el hombro, por señales eléctricas transmitidas directamente para la región del cerebro la corteza somatosensorial que interpreta las sensaciones de dolor, frío y calor de la mano. Durante un período de transición, Nicolelis y su equipo repitieron los experimentos suministrando simultáneamente los dos tipos de pista la vibración en el hombro y las señales eléctricas en el cerebro, hasta que ellas aprendiesen a asociarlas. Por vuelta de la 35a sesión del teste, las dos voluntarias de grandes ojos castaños alcanzaron un nivel de aceptación superior al 85%, mostrando que habían aprendido a usar la pista dada por los investigadores.

Como los electrodos fueron implantados solamente en el hemisferio izquierdo del cerebro, responsable de la sensibilidad del lado derecho del cuerpo, Nicolelis recorrió a una estrategia un poco más rebuscada. Con el auxilio de un computador, pasó a enviar para los electrodos en el cerebro de las monas dos secuencias de impulsos eléctricos con 4 segundos de duración cada uno: pulsos cortos o pulsos largos. La secuencia de pulsos cortos, con duración de 150 milisegundos intercalados por intervalos de 100 milisegundos, indicaba que la puerta correcta era la de la derecha. Ya la secuencia de pulsos largos (300 milisegundos de duración e intervalos de 200 milisegundos) significaba: la comida está detrás de la puerta izquierda. Esta vez las monas alcanzaron un buen nivel de desempeño más rápido, ya en la octava sesión, como describen los investigadores en un artículo publicado en la edición del 23 de mayo del Journal of Neuroscience. Después que aprendieron a diferenciar las pistas codificadas en forma de pulsos largos y cortos información que los investigadores llamaron temporal, las monas tuvieron que lidiar con un desafío más: identificar el orden en que los cuatro microelectrodos eran accionados. En esa etapa del experimento, en vez de enviar los pulsos simultáneamente para todos los electrodos, Nicolelis pasó a accionarlos en secuencia  A, B, C y D, significando puerta de la derecha, o D, C, B y A, verifique la puerta izquierda, asociando una característica espacial a la información, que las monas consiguieron interpretar más rápido todavía.

Creemos que esa especie de mono consiga comprender al menos diez formas de estímulos de espacios temporales, número que ciertamente podría ser sobrepasado por los seres humanos, dice Nicolelis, que aún desarrolla investigaciones en la Universidad Politécnica de Lausanne, en Suiza, y en el Instituto Internacional de Neurociencia de Natal Edmondo y Lily Safra, en Río Grande do Norte.

Esos resultados son importantes para que se comprenda como el cerebro responde a esos estímulos y los usa para controlar el comportamiento. Según Nicolelis, aunque sea casi imposible reproducir el funcionamiento natural de las neuronas por medio de impulsos eléctricos enviados para electrodos implantados en el cerebro, la fidelidad de esa transmisión de informaciones puede ser suficiente para mejorar la calidad de vida de usuarios de prótesis robóticas. La otra buena noticia es que los micro-electrodos no damnifican el sistema nervioso, aún cuando sean usados por largos períodos.

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