06/Nov/06

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Científicos investigan chip implantable en el cerebro

Un chip electrónico implantable podría ayudar a establecer nuevas conexiones nerviosas en la parte del cerebro que controla el movimiento.

Trabajan en este chip investigadores de la Universidad de Washington. Su estudio más reciente dirron como resultado que un dispositivo como este puede inducir cambios en el cerebro de monos que perduran más de una semana.

El fortalecimiento de conexiones débiles por medio de este mecanismo podría tener potencial en la rehabilitación de pacientes con lesiones cerebrales, infartos o parálisis.

Los autores del estudio fueron los doctores Andrew Jackson, investigador senior en fisiología y biofísica, Jaideep Mavoori, que obtuvo recientemente su doctorado en ingeniería eléctrica en la UW, y Eberhard Fetz, catedrático de fisiología y biofísica. Durante muchos años Fetz y sus colegas han estudiado la manera en que los cerebros de mono controlan los músculos de las extremidades.

Cuando está despierto, el cerebro gobierna continuamente los movimientos voluntarios del cuerpo. Esto se consigue mayormente por la actividad de las células nerviosas de la parte del cerebro denominada corteza motora. Estas células nerviosas, o neuronas, envían señales a través de la médula espinal para controlar la contracción de ciertos músculos, como los de los brazos y piernas.

La posibilidad de que se puedan grabar directamente estas señales neurales y usarlas para controlar un ordenador o un mecanismo mecánico ajeno al cuerpo ha estado impulsando la rápida expansión del campo de las interfaces ordenador-cerebro, a las que se les llama BCI (siglas del inglés Brain-Computer Interface). El reciente estudio indica que las señales nerviosas del cerebro pueden ser aprovechadas para crear cambios en él.

Los investigadores probaron un dispositivo en miniatura autocontenido con un minúsculo chip de ordenador. Los dispositivos fueron colocados en lo alto de cabezas de monos que fueron liberados para que llevasen a cabo sus comportamientos habituales, incluyendo el sueño. Llamado Neurochip, el interfaz ordenador-cerebro fue desarrollado por Mavoori para su tesis doctoral.

"El Neurochip registra la actividad de las células de la corteza motora", explicó Fetz, "Puede convertir esta actividad en un estímulo que se puede devolver al cerebro, a la espina dorsal o al músculo, estableciendo de este modo una conexión artificial que opera continuamente durante el comportamiento normal. Esta interfaz recurrente cerebro-ordenador crea una vía motora que el cerebro puede aprender a usar para compensar vías deterioradas".

Jackson descubrió que, cuando la interfaz cerebro-ordenador conecta con continuidad sitios vecinos de la corteza motora, produce cambios que perduran largo tiempo. Es decir, los movimientos evocados desde el sitio de registro cambiaron para parecerse a los del sitio de estimulación.

Los investigadores dicen que una explicación probable para estos cambios es el fortalecimiento de las vías en la corteza que conectan el sitio de registron con el de estimulación. Este fortalecimiento puede ser producido por la sincronización continua de actividad entre los dos sitios, generada por el efecto recurrente de la interfaz cerebro-ordenador.

Los investigadores dijeron que los tiempos son críticos para crear estas conexiones. El efecto de condicionamiento sólo aparece si el retardo entre la actividad grabada y la estimulación es lo bastante corto. Los cambios se producen un día de condicionamiento continuo con la interfaz cerebro-ordenador recurrente, pero perdura durante muchos días después de que se desconecta el circuito.

"Esta inusual y duradera plasticidad podría estar relacionada con el hecho de que el condicionamiento está asociado con un comportamiento normal", dijo Fetz.

Los datos completos del trabajo se publicaron en la edición del 2 de noviembre de Nature.

Fuente: Daily Tech. Traducido por Eduardo J. Carletti