Durante media hora el cangrejo azul o jaiba azul permanece cubierto por hielo en una heladera port\u00e1til en el laboratorio del f\u00edsico Reynaldo Daniel Pinto, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Cuando se retira de all\u00ed, ya est\u00e1 anestesiado por la baja temperatura. Sobre el banco de trabajo, el investigador abre el carapacho de ese crust\u00e1ceo llamado Callinectes sapidus y lo examina por dentro. Entre los ojos est\u00e1 el cerebro e, inmediatamente debajo, el est\u00f3mago.<\/p>\n
Daniel Pinto identifica las 30 neuronas que controlan el sistema de digesti\u00f3n y de masticaci\u00f3n del cangrejo azul, los a\u00edsla cuidadosamente e inicia una operaci\u00f3n delicada: con el auxilio de un microscopio, implanta en una de esas c\u00e9lulas nerviosas un electrodo de vidrio relleno con una soluci\u00f3n de cloruro de potasio, cuya punta es m\u00e1s fina que un cabello. Unos hilos de cobre conectan ese electrodo a un circuito electr\u00f3nico que convierte los impulsos nerviosos en n\u00fameros digitales, que puede entender una computadora com\u00fan, que ahora cumple un papel especial: reemplaza a una de las c\u00e9lulas extra\u00eddas y act\u00faa como una neurona artificial. He ah\u00ed, un cangrejo bi\u00f3nico.<\/p>\n
En este experimento, el f\u00edsico eval\u00faa la capacidad de la computadora de ejecutar la misma funci\u00f3n que una neurona llamada disparadora anterior, una de las 14 c\u00e9lulas nerviosas que componen el circuito pil\u00f3rico, que comanda el transporte de alimento del est\u00f3mago hacia el intestino. Si una de estas neuronas es destruida o se interrumpe la comunicaci\u00f3n con los centros nerviosos en el cerebro, los dem\u00e1s pasan a emitir se\u00f1ales el\u00e9ctricas desordenadas y la digesti\u00f3n cesa. Es entonces que la computadora entra en juego: debidamente programada, se transforma en una neurona virtual que se comporta como su similar biol\u00f3gico, de modo semejante a un marcapasos.<\/p>\n
Otro electrodo clavado en la neurona inyecta una corriente con iones – part\u00edculas at\u00f3micas cargadas electr\u00f3nicamente – de potasio y de cloro que emigran a la c\u00e9lula. Se recrea as\u00ed en la c\u00e9lula el ambiente qu\u00edmico necesario para la transmisi\u00f3n del impulso nervioso. Tan pronto como recibe el est\u00edmulo, la c\u00e9lula nerviosa del cangrejo reacciona y transmite la informaci\u00f3n a las neuronas siguientes. En menos de dos segundos, un mensaje llega al est\u00f3mago y los movimientos de la musculatura vuelven a empujar el alimento rumbo al intestino.<\/p>\n
Con esta misma t\u00e9cnica es posible estudiar de qu\u00e9 manera diferentes tipos de sinapsis, las conexiones entre las neuronas, act\u00faan en el procesamiento de informaci\u00f3n, como se informa en un art\u00edculo publicado en junio en Neuroscience. “Es un juego de preguntas y respuestas en que intentamos comprender el lenguaje usado por las neuronas”, dice Daniel Pinto. El desarrollo de estas neuronas artificiales es un desdoblamiento del Proyecto Tem\u00e1tico coordinado por el f\u00edsico Iber\u00ea Luiz Caldas, que ya gener\u00f3 como resultado un modelo de previsi\u00f3n del comportamiento de las bolsas de valores (lea en Pesquisa FAPESP n\u00ba 65<\/em>).<\/p>\n Si bien a\u00fan no comprenden el lenguaje de las neuronas, los f\u00edsicos consiguen al menos descifrar algunas de sus respuestas. En el marco de otro experimento, el equipo de la USP simul\u00f3 el funcionamiento de un grupo de neuronas que integra el conjunto de 30 c\u00e9lulas nerviosas del circuito nervioso ligado a la masticaci\u00f3n y a la digesti\u00f3n del cangrejo azul, una especie encontrada en la costa brasile\u00f1a y apreciada por su sabrosa carne. Asociados al control de la masticaci\u00f3n, 11 de estas 30 neuronas transmiten las informaciones a un ritmo mucho m\u00e1s lento que las del circuito pil\u00f3rico. Cuando se interrumpe la comunicaci\u00f3n entre estas c\u00e9lulas y el ganglio central, el grupo completo de neuronas deja de funcionar: los m\u00fasculos que mueven los dientes, ubicados en el est\u00f3mago del cangrejo, se paralizan. Esta vez la computadora no act\u00faa solamente como un marcapasos que dispara se\u00f1ales el\u00e9ctricas a un ritmo constante: tambi\u00e9n recibe e interpreta se\u00f1ales emitidas por las c\u00e9lulas nerviosas, antes de enviar otra pulsaci\u00f3n el\u00e9ctrica.<\/p>\n Las cuatro ecuaciones El cient\u00edfico no imaginaba que tendr\u00eda que estudiar el comportamiento de las neuronas. Durante su doctorado, trabaj\u00f3 con la Teor\u00eda del Caos y explic\u00f3 los comportamientos de las gotas de agua que gotean de un grifo semiabierto. La convivencia con ecuaciones que buscan prever el despliegue de fen\u00f3menos complejos fue fundamental para el giro en su carrera. Durante su posdoctorado en la Universidad de California, en San Diego, Estados Unidos, Daniel Pinto aplic\u00f3 la f\u00edsica al estudio de la actividad de las neuronas de otros crust\u00e1ceos, las langostas rojas de California (Panulirus interruptus<\/em>), que miden hasta 40 cent\u00edmetros. Fue cuando desarroll\u00f3 el programa que hace que una computadora com\u00fan act\u00fae como una neurona.<\/p>\n Daniel Pinto rescat\u00f3 un modelo matem\u00e1tico de neurona que trabaja con tres ecuaciones de la Teor\u00eda del Caos y le agreg\u00f3 una cuarta ecuaci\u00f3n. Pudo as\u00ed construir un circuito electr\u00f3nico capaz de emitir se\u00f1ales el\u00e9ctricas y actuar como una neurona artificial; pero hab\u00eda limitaciones. Cuando quer\u00eda cambiar el mensaje enviado a las c\u00e9lulas biol\u00f3gicas, ten\u00eda que comenzar nuevamente de cero y construir otro circuito. Con el aumento de la velocidad y de la capacidad de memoria de las computadoras, cre\u00f3 un programa basado en aquellas cuatro ecuaciones, que permite que la m\u00e1quina act\u00fae como una neurona digital. Ahora el estudioso consigue alterar las variables de las ecuaciones y hacer una misma m\u00e1quina enviar \u00f3rdenes diferentes para las neuronas verdaderas.<\/p>\n Este programa podr\u00eda llevar a la producci\u00f3n de pr\u00f3tesis anat\u00f3micas conteniendo neuronas artificiales. Una vez perfeccionado, podr\u00eda tambi\u00e9n auxiliar en el tratamiento de personas con par\u00e1lisis en los brazos y en las piernas; pero eso todav\u00eda es futurolog\u00eda. El f\u00edsico Antonio Carlos Roque da Silva Filho, de la USP de Ribeir\u00e3o Preto, mezcla optimismo y cautela al explicar el estadio actual de las investigaciones en el \u00e1rea. “En las \u00faltimas tres d\u00e9cadas se produjo una gran cantidad de informaci\u00f3n sobre el funcionamiento del cerebro humano”, dice. El desaf\u00edo es ahora construir modelos matem\u00e1ticos y computacionales que interpreten los datos generados. “Fen\u00f3menos vinculados a la percepci\u00f3n y a las emociones, como la memoria y la conciencia”, afirma Silva Filho, “a\u00fan permanecen siendo ilustres desconocidos”.<\/p>\n El Proyecto<\/strong>
\n<\/strong>Debidamente programada, la computadora env\u00eda est\u00edmulos el\u00e9ctricos a una neurona espec\u00edfica del circuito desconectado “el g\u00e1strico lateral” y se vuelve a hacer silencio. Al ser provocado, el g\u00e1strico lateral reacciona con un rebote y devuelve el impulso el\u00e9ctrico a la neurona artificial, antes de quedar nuevamente inactiva. Se crea as\u00ed un ciclo de est\u00edmulos, rebotes y silencios que afecta a las dem\u00e1s neuronas del grupo. El resultado final es que el ritmo de funcionamiento del circuito es recuperado – y la masticaci\u00f3n se vuelve a manifestar. “La simple presencia del rebote y el ciclo de respuestas y ausencias de actividad que acaba creando parecen ser suficientes para que el circuito vuelva a la normalidad, sin la necesidad de una neurona marcapasos”, dice Daniel Pinto.<\/p>\n
\nDin\u00e1mica no lineal
\nModalidad<\/strong>
\nProyecto Tem\u00e1tico
\nCoordinador<\/strong>
\nIber\u00ea Luiz Caldas – Instituto de F\u00edsica de la USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 476.477,50<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una computadora reemplaza a las c\u00e9lulas nerviosas de cangrejos y langostas","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-78647","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78647","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78647"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78647\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78647"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78647"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78647"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78647"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}