07/22/2024
Ocho grandes avances en Neurociencia
Año tras año, el ritmo de los descubrimientos de la neurociencia es emocionante e implacable. Desde minicerebros cultivados en laboratorio hasta una neuroprótesis que convierte pensamientos en oraciones, te muestro aquí ocho de sus últimos avances.
La neurociencia ha experimentado importantes avances en los últimos años.La neurociencia es una ciencia multidisciplinar que se ocupa del estudio de la estructura y función del sistema nervioso. Abarca desde la biología celular y molecular, la fisiología, la anatomía y la farmacología, así como la neurociencia computacional, conductual y cognitiva. Revisamos las innovaciones y avances que se están produciendo o se han producido en este campo en los últimos tiempos.
1. TRATAMIENTO DE LA DEPRESIÓN SEVERA CON ESTIMULACIÓN CEREBRAL PROFUNDA ADAPTATIVA
Un equipo de investigación de la Universidad de California, en San Francisco, ha desarrollado con éxito un método que utiliza la estimulación cerebral profunda (DBS) para tratar de forma adaptativa los síntomas depresivos solo cuando aparecen. La estimulación cerebral profunda consiste en implantar electrodos dentro del cerebro para suministrar corrientes eléctricas y alterar la actividad cerebral.
Estudios previos han tenido un éxito limitado en el tratamiento de la depresión con DBS, porque los dispositivos solo podían proporcionar estimulación eléctrica constante en un área del cerebro. Sin embargo, la depresión puede afectar varias zonas y las señales neuronales de ésta pueden aumentar y disminuir de manera impredecible.
Científicos de la Universidad de California han desarrollado con éxito un método que utiliza la estimulación cerebral profunda.
Con el objetivo de crear esencialmente un marcapasos para el cerebro, los científicos decodificaron un nuevo biomarcador neural. Este patrón específico de actividad cerebral predice efectivamente la aparición de los síntomas. Con este conocimiento, el equipo personalizó una nueva tecnología DBS que solo se activa cuando y donde reconoce ese patrón.
Este método personalizado se probó con un paciente que sufría de depresión severa y lo aprobó con creces. Casi de inmediato, los síntomas se aliviaron, y esto siguió siendo así a largo plazo
En su primera prueba, este método personalizado se probó con un paciente que sufría de depresión severa y lo aprobó con creces. Casi de inmediato, los síntomas se aliviaron, y esto siguió siendo así a largo plazo.
En la era Covid por ejemplo, donde la ansiedad y los problemas de salud mental se estaban volviendo comunes, este enfoque de la neurociencia pudo resultar una terapia invaluable sin medicamentos para cientos de millones de personas.
2. MÁS ALLÁ DE LA AUDICIÓN HUMANA
Al igual que las ondas de luz, los humanos solo pueden percibir un espectro relativamente pequeño de las ondas de sonido que viajan a nuestro alrededor. Por lo general, solo podemos captar frecuencias entre 20 Hz y 20,000 Hz, más allá de esto se considera ultrasónico. Este es el rango de frecuencia en el que operan animales como los murciélagos, y también lo que se utiliza en las exploraciones médicas de ultrasonido.
Científicos de la Universidad de Aalto han sido pioneros en un nuevo método que usa tecnología sofisticada y ha dado lugar a un dispositivo que, básicamente, brinda a los humanos una audición a nivel de murciélago. Esto incluye no solo la capacidad de escuchar frecuencias mucho más allá de los 20 000 Hz, sino también de discernir la dirección y la distancia de las fuentes de sonido.
Funciona grabando ultrasonido a través de un conjunto de micrófonos esféricos, y utiliza una computadora para traducir el tono a frecuencias audibles
Funciona grabando ultrasonido a través de un conjunto de micrófonos esféricos, y utiliza una computadora para traducir el tono a frecuencias audibles. Luego, reproduce las ondas de sonido convertidas a través de auriculares en tiempo real. Ser capaz de percibir sonidos normalmente inaudibles podría tener valiosas aplicaciones industriales, por ejemplo, poder escuchar y localizar fugas de gas que, de otro modo, serían silenciosas.
3. INTELIGENCIA ARTIFICIAL QUE HUELE IGUAL QUE LO HACEN LOS HUMANOS.
Aunque la neurociencia es un dominio de la ciencia relativamente joven y de rápido crecimiento, la inteligencia artificial (IA) es mucho más nueva y está creciendo más rápido. Investigadores del MIT han revelado el potencial de combinar estos dos campos de la ciencia.
Usando el aprendizaje automático, descubrieron que las redes neuronales artificiales pueden autoaprender a oler en solo unos minutos, imitando los circuitos olfativos en los cerebros de los mamíferos. Esto resulta sorprendente, porque el algoritmo puesto a trabajar no tenía conocimiento de los millones de años de evolución necesarios para desarrollar biológicamente el olfato.
Sin embargo, la red neuronal artificial reprodujo esta actividad biológica tan fielmente, que reveló que la red olfativa del cerebro está matemáticamente optimizada para su función.
La IA nos enseña los secretos internos de la evolución biológica. El sentido del olfato es el punto de partida
Esta imitación precisa de la estructura natural de los circuitos en el cerebro por parte del aprendizaje automático independiente puede presagiar una nueva era en la neurociencia, en la que la IA nos enseña los secretos internos de la evolución biológica. El sentido del olfato es el punto de partida, pero quién sabe a dónde podría conducir esto...
4. NEUROPRÓTESIS CONVIERTE PENSAMIENTOS EN ORACIONES EN PACIENTE SEVERAMENTE PARALIZADO
Investigadores de la UC San Francisco desarrollaron un nuevo tipo de neuroprótesis del habla para pacientes con parálisis que les impide hablar. El método se demostró con éxito en un hombre con un tronco encefálico gravemente dañado, lo que provocó parálisis en todo el cuerpo.
Sorprendentemente, funciona al detectar señales cerebrales relacionadas con el habla que controlan las cuerdas vocales. Cuando hablamos, éstas requieren complejas instrucciones de función motora para articular la amplia variedad de sonidos que usamos al conversar. Incluso cuando no puede moverse, estas señales aún pueden enviarse desde el cerebro.
Usando grabaciones cerebrales de pacientes con epilepsia, los científicos desarrollaron un método para decodificar en tiempo real las instrucciones para los músculos vocales, en palabras. A partir de estos patrones, pudieron discernir de manera confiable 50 palabras comunes diferentes cada vez que el paciente las pensaba.
Permitió traducir hasta 18 palabras por minuto con un 93 % de precisión.
Todo lo que se requería era que el paciente usara una matriz de electrodos de alta densidad para capturar y registrar la actividad neuronal, que registraba las señales de la corteza motora del habla. Esto permitió traducir hasta 18 palabras por minuto con un 93 % de precisión. La ventaja para el paciente era que simplemente tenía que actuar como si realmente estuviera hablando y podía comunicar cientos de oraciones diferentes del vocabulario de 50 palabras.
5. MINICEREBROS HUMANOS DESARROLLADOS CON ACTIVIDAD NEURONAL COMPLEJA.
Denominados técnicamente "organoides cerebrales", los minicerebros se pueden cultivar a partir de células madre pluripotentes inducidas. Éstas se pueden tomar de la piel o la sangre de una persona y tienen el potencial de transformarse en cualquier tipo de células. El beneficio es que las estructuras celulares normalmente de muy difícil acceso, en principio, pueden cultivarse y aislarse para su estudio. Esto es especialmente relevante para el cerebro, sin embargo, los mini-cerebros anteriores tenían estructuras funcionales limitadas.
El avance de este año de los científicos de la UCLA ha catapultado la complejidad estructural mediante el crecimiento de agregados de organoides, para formar estructuras cerebrales tridimensionales complejas. Los investigadores tomaron células madre de pacientes con síndrome de Rett (una afección con convulsiones) y pudieron desarrollar minicerebros con una actividad funcional similar a partes del cerebro humano.
La ventaja clave es que estos minicerebros se pueden cultivar para replicar aspectos de las funciones cerebrales normales y enfermas, así como para probar medicamentos y tratamientos sin riesgos para humanos o animales
Esta investigación muestra por primera vez que algunos aspectos de la función cerebral se pueden aislar y estudiar en el laboratorio hasta el nivel de las células vivas individuales. La ventaja clave es que estos minicerebros se pueden cultivar para replicar aspectos de las funciones cerebrales normales y enfermas, así como para probar medicamentos y tratamientos sin riesgos para humanos o animales.
6. RESTAURACIÓN DE LA VISIÓN FUNCIONAL PARA PERSONAS COMPLETAMENTE CIEGAS
La neurociencia ha utilizado un nuevo tipo de matriz de microelectrodos para crear una forma de visión artificial a través de una prótesis visual. Científicos de la Universidad de Utah en el John A. Moran Eye Center construyeron un dispositivo para registrar y estimular la actividad neuronal dentro de la corteza visual.
Implantado dentro del ojo, el conjunto recibe información visual a través de lentes que contienen una pequeña cámara de vídeo, y los datos son procesados por un software especializado. Luego, el dispositivo activa las neuronas de la retina para producir fosfenos, como si estuvieran recibiendo puntos de luz. A su vez, permite que la mente perciba imágenes básicas de líneas y formas.
La neurociencia ha usado un nuevo tipo de matriz de microelectodos para crear una forma de visión artificial a través de una prótesis.
La neurociencia ha usado un nuevo tipo de matriz de microelectodos para crear una forma de visión artificial a través de una prótesis. Foto: Universidd de Utah.
Probado con un paciente completamente ciego, este método demostró ser efectivo y no involucró complicaciones por la cirugía o la estimulación neuronal. En esta primera prueba, solo se utilizó una única matriz. Sin embargo, el siguiente objetivo es utilizar de 7 a 10 matrices para ofrecer imágenes más detalladas que permitan a las personas ciegas navegar visualmente por el mundo.
7. NUEVA TERAPIA MOLECULAR INYECTABLE REPARA LESIONES GRAVES DE LA MÉDULA ESPINAL
Investigadores de la Universidad Northwestern han aplicado una nueva clase de "moléculas danzantes" para reparar tejido en lesiones graves de la médula espinal y revertir con éxito la parálisis. Consiste en manipular el movimiento de estas moléculas para que puedan abrirse camino hacia receptores celulares que, normalmente, son imposibles de alcanzar, con el fin de impulsarlos para ponerse en marcha y reparar los tejidos nerviosos.
Probado en ratones paralizados, solo una inyección de la terapia molecular hizo que éstos pudieran caminar nuevamente en menos de cuatro semanas
Estas moléculas, aparentemente mágicas, funcionan activando señales en cascada y la regeneración de axones y ayudando a las neuronas a sobrevivir después de una lesión, al alentar el nacimiento de una variedad de nuevos tipos de células. Esto a su vez apoya el nuevo crecimiento de los vasos sanguíneos perdidos necesarios para la curación celular.
Investigadores de la Universidad Northwestern han aplicado una nueva clase de moléculas danzantes para reparar tejido en lesiones graves de la médula espinal y revertir con éxito la parálisis.
Probado en ratones paralizados, solo una inyección de la terapia molecular hizo que éstos pudieran caminar nuevamente en menos de cuatro semanas.
8. LA REALIDAD VIRTUAL BRINDA TERAPIA PARA SUPERAR EL MIEDO A LAS ALTURAS.
Los psicofísicos han utilizado la realidad virtual (VR) durante décadas para investigar cómo percibimos la información sensorial. Investigadores de neurociencia de la Universidad de Basilea, la universidad más antigua de Suiza, han desarrollado una aplicación de realidad virtual para tratar la fobia a las alturas.
El software compatible con teléfonos inteligentes brinda terapia de exposición, utilizando imágenes de 360° de ubicaciones reales
Llamado Easyheights, el software compatible con teléfonos inteligentes brinda terapia de exposición, utilizando imágenes de 360° de ubicaciones reales. Con un auricular VR, los usuarios se paran en una plataforma que comienza un metro sobre el suelo y luego se eleva progresivamente a medida que éstos se aclimatan a cada etapa de altura. Funciona aumentando la exposición sensorial a la altura sin incrementar el nivel de miedo.
Un ensayo clínico demostró la eficacia de esta forma de tratamiento inmersivo, produciendo reducciones significativas en la fobia en situaciones reales de altura. Los beneficios se lograron con solo cuatro horas de capacitación en el hogar. Este descubrimiento muestra cómo la combinación del conocimiento de la neurociencia con las tecnologías actuales puede mejorar clínicamente la calidad de vida de las personas de maneras que son fácilmente accesibles.
