Tendencias Científicas
Los interfaces cerebrales (BCI, por sus siglas en inglés) permiten gestionar aplicaciones informáticas mediante la información extraída de las señales cerebrales de las personas.
Estos interfaces pueden leer la actividad eléctrica que se produce en el cerebro cuando una persona solamente piensa en hacer algo, como por ejemplo, tocar un objeto que está sobre una mesa.
Cuando esa persona toma esa decisión, todavía no manifestada, el interfaz cerebro-ordenador recoge la actividad cerebral que esa intención ha desencadenado, a través de sensores colocados en el cuero cabelludo.
Un ordenador recibe la información recabada por los sensores (plasmada en un electroencefalograma) y puede aprender a interpretarla con la finalidad de conocer lo que una persona está pensando sin necesidad de preguntárselo (hay personas que por determinadas circunstancias a veces no pueden comunicarse).
El ordenador va acumulando señales cerebrales y asignándolas a tareas concretas. Llegado el caso, si una persona, por cualquier motivo, no puede (por ejemplo) tocar el objeto que está sobre la mesa, el ordenador interpretará su intención y transmitirá la orden a un brazo robótico, que finalmente suministrará a la persona la experiencia pretendida.
Una nueva investigación, desarrollada por científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas de Leipzig, de la Universidad Pública de Navarra y la Universidad Técnica de Berlín (TU), ha descubierto ahora que el uso de esos interfaces para procesar pensamientos modifica la estructura y la función neuronal del cerebro.
Es decir, han comprobado por un lado que solo pensar en un movimiento de un brazo cambia la estructura y funcionamiento del cerebro, y por otro lado, que los interfaces cerebrales se pueden usar para, a través del oportuno entrenamiento, las personas consigan cambios en el cerebro que corrijan defectos o traumas.
Los investigadores suponen que, si el pensamiento es capaz de provocar cambios en el cerebro, podremos tal vez aprovechar la tecnología para conseguir cambios cerebrales inducidos y orientados a resultados terapéuticos.
Metodología
Los investigadores recurrieron a dos grupos de personas que no habían tenido experiencias previas con interfaces cerebrales y se les sometió a una sesión de EEG-BCI puramente mental.
El primer grupo tenía que imaginar que movía el brazo o los pies, con la finalidad de movilizar al sistema motor del cerebro.
El segundo grupo tenía que reconocer y contar unas letras presentadas en una pantalla, con la finalidad de activar el centro visual.
Lo primero que comprobaron los investigadores es que ambas actuaciones provocaron cambios inmediatos en el cerebro: afectaron tanto a la estructura como al funcionamiento neuronal después de una hora de prácticas con el BCI.
Los investigadores destacan que, aunque ya se sabía que el entrenamiento físico intensivo afecta a la plasticidad del cerebro, el nuevo estudio aporta evidencias de que el mero pensamiento en una tarea a realizar, provoca también cambios estructurales y funcionales en la actividad de las neuronas.
Hipotéticamente, esa plasticidad cerebral inducida se podría usar con fines terapéuticos.
Estos interfaces pueden leer la actividad eléctrica que se produce en el cerebro cuando una persona solamente piensa en hacer algo, como por ejemplo, tocar un objeto que está sobre una mesa.
Cuando esa persona toma esa decisión, todavía no manifestada, el interfaz cerebro-ordenador recoge la actividad cerebral que esa intención ha desencadenado, a través de sensores colocados en el cuero cabelludo.
Un ordenador recibe la información recabada por los sensores (plasmada en un electroencefalograma) y puede aprender a interpretarla con la finalidad de conocer lo que una persona está pensando sin necesidad de preguntárselo (hay personas que por determinadas circunstancias a veces no pueden comunicarse).
El ordenador va acumulando señales cerebrales y asignándolas a tareas concretas. Llegado el caso, si una persona, por cualquier motivo, no puede (por ejemplo) tocar el objeto que está sobre la mesa, el ordenador interpretará su intención y transmitirá la orden a un brazo robótico, que finalmente suministrará a la persona la experiencia pretendida.
Una nueva investigación, desarrollada por científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas de Leipzig, de la Universidad Pública de Navarra y la Universidad Técnica de Berlín (TU), ha descubierto ahora que el uso de esos interfaces para procesar pensamientos modifica la estructura y la función neuronal del cerebro.
Es decir, han comprobado por un lado que solo pensar en un movimiento de un brazo cambia la estructura y funcionamiento del cerebro, y por otro lado, que los interfaces cerebrales se pueden usar para, a través del oportuno entrenamiento, las personas consigan cambios en el cerebro que corrijan defectos o traumas.
Los investigadores suponen que, si el pensamiento es capaz de provocar cambios en el cerebro, podremos tal vez aprovechar la tecnología para conseguir cambios cerebrales inducidos y orientados a resultados terapéuticos.
Metodología
Los investigadores recurrieron a dos grupos de personas que no habían tenido experiencias previas con interfaces cerebrales y se les sometió a una sesión de EEG-BCI puramente mental.
El primer grupo tenía que imaginar que movía el brazo o los pies, con la finalidad de movilizar al sistema motor del cerebro.
El segundo grupo tenía que reconocer y contar unas letras presentadas en una pantalla, con la finalidad de activar el centro visual.
Lo primero que comprobaron los investigadores es que ambas actuaciones provocaron cambios inmediatos en el cerebro: afectaron tanto a la estructura como al funcionamiento neuronal después de una hora de prácticas con el BCI.
Los investigadores destacan que, aunque ya se sabía que el entrenamiento físico intensivo afecta a la plasticidad del cerebro, el nuevo estudio aporta evidencias de que el mero pensamiento en una tarea a realizar, provoca también cambios estructurales y funcionales en la actividad de las neuronas.
Hipotéticamente, esa plasticidad cerebral inducida se podría usar con fines terapéuticos.
Aplicaciones terapéuticas
"La especificidad espacial de los impactos logrados con BCI podría utilizarse para apuntar a aquellas áreas del cerebro afectadas por accidentes cerebrovasculares", explica Arno Villringer, director del departamento de neurología en el MPI para Cognición Humana y Ciencias del Cerebro, en un comunicado.
"Los procesos de aprendizaje automático sirven para decodificar o traducir las actividades BCI en señales de control", agrega Klaus-Robert Müller, profesor de aprendizaje automático.
“Esta es la única forma de convertir actividades individuales de BCI en señales de control sin largos períodos de entrenamiento. Esta lectura personalizada del BCI será decisiva para determinar si la tecnología se puede utilizar en sistemas de rehabilitación en el futuro", concluye.
"La especificidad espacial de los impactos logrados con BCI podría utilizarse para apuntar a aquellas áreas del cerebro afectadas por accidentes cerebrovasculares", explica Arno Villringer, director del departamento de neurología en el MPI para Cognición Humana y Ciencias del Cerebro, en un comunicado.
"Los procesos de aprendizaje automático sirven para decodificar o traducir las actividades BCI en señales de control", agrega Klaus-Robert Müller, profesor de aprendizaje automático.
“Esta es la única forma de convertir actividades individuales de BCI en señales de control sin largos períodos de entrenamiento. Esta lectura personalizada del BCI será decisiva para determinar si la tecnología se puede utilizar en sistemas de rehabilitación en el futuro", concluye.
Referencia
Immediate brain plasticity after one hour of brain–computer interface (BCI). Till Nierhaus et al. The Journal of Physiology (2019) págs. 1-17. 06 November 2019. DOI:https://doi.org/10.1113/JP278118
Immediate brain plasticity after one hour of brain–computer interface (BCI). Till Nierhaus et al. The Journal of Physiology (2019) págs. 1-17. 06 November 2019. DOI:https://doi.org/10.1113/JP278118
Inicio
Enviar a un amigo
Versión para imprimir
Compartir
Los electrones abren un nuevo mundo a la física cuántica
CIENCIA ON LINE