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Al estimular la actividad neuronal con electrodos, los investigadores aumentaron las habilidades mentales de los monos rhesus bajo la influencia de la cocaína. Imagen vía Wikimedia Commons / JM Garg
Durante el año pasado, hemos visto la invención de extremidades protésicas, oídos y ojos cada vez más sofisticados, ideas e inventos que una vez parecían tan fantasiosos como para pertenecer al reino de la ciencia ficción. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Wake Forest en Carolina del Norte va un paso más allá, trabajando en el desarrollo de una prótesis para el órgano más complejo de todos: la mente.
Como se reveló en un artículo publicado hoy en el Journal of Neural Engineering, los investigadores crearon una forma de manipular la actividad neuronal de los monos rhesus para ayudarlos con la toma de decisiones cuando sus habilidades cognitivas se deterioraron debido a la administración de cocaína. Los científicos dicen que su investigación algún día podría conducir a una nueva forma de ayudar a las personas que tienen una capacidad cognitiva disminuida para enfermedades o lesiones.
Para establecer una línea de base para las habilidades de toma de decisiones de los monos, los investigadores los entrenaron para ejecutar una simple tarea de emparejamiento en una computadora. A medida que cada uno de los cinco monos utilizados en el estudio miraba la pantalla de una computadora, se les mostró una sola imagen prediseñada, luego la pantalla se quedó en blanco durante un minuto o dos. Posteriormente, la imagen original regresó, junto con una a siete imágenes más.
Al mismo tiempo, se rastreó la posición de los brazos de los monos en la encimera frente a la computadora a través de una cámara que detectó la luz ultravioleta, que rebotó en un reflector especial pegado a la parte posterior de las manos de los monos. La posición de sus manos, tal como fue detectada por la cámara, se digitalizó y se introdujo en la computadora, por lo que cuando movieron sus manos, se movió un cursor en la pantalla de la computadora, como si estuvieran sosteniendo un mouse.
Cuando las imágenes volvieron a la pantalla de la computadora después del intervalo en blanco, si los monos movieron el cursor sobre la imagen original que les habían mostrado, fueron recompensados con una gota de jugo a través de un sorbo situado cerca de sus bocas. En el transcurso de varios meses, cada mono se acostumbró a la tarea y se entrenó hasta que pudieron seleccionar la imagen correcta del 40 al 75 por ciento del tiempo, dependiendo de la cantidad de fotos mostradas.
Sin embargo, mientras realizaban la correspondencia, los investigadores estaban monitoreando de cerca los patrones neurales de los monos con cilindros de registro que habían sido implantados en la corteza prefrontal de los animales, un área del cerebro que se sabe que está activa durante las tareas de toma de decisiones. Los científicos descubrieron que los mismos patrones de actividad neuronal ocurrían de manera confiable en esta área cada vez que los monos completaban con éxito la tarea y con menos frecuencia cuando los monos tomaban la imagen equivocada.
Luego, las cosas se pusieron interesantes: mientras los monos miraban las imágenes y tomaban un sorbo de jugo, los investigadores inyectaban subrepticiamente cocaína a cada uno. Debido a que se sabe que la droga interrumpe el tipo de concentración continua y las habilidades de toma de decisiones necesarias para hacer que la tarea de emparejamiento de la computadora sea correcta, las tasas de éxito de los monos disminuyeron previsiblemente, y eligieron la imagen correcta un 13 por ciento con menos frecuencia que antes de que se les administrara cocaína .
Cuando los investigadores utilizaron los electrodos que habían implantado previamente en los cerebros de los monos, ubicados en los lugares precisos dentro de la corteza prefrontal que habían disparado de manera confiable cuando coincidían correctamente con la imagen, para activar esas neuronas, replicando los patrones de disparo, los resultados fueron dramáticos
"El dispositivo protésico es como" encender un interruptor "para activar una decisión en tiempo real", dijo Sam Deadwyler, profesor de fisiología y farmacología en Wake Forest y uno de los autores del estudio. Bajo la influencia de la cocaína, la prótesis se restauró e incluso mejoró en comparación con la línea de base, con los monos seleccionando la imagen correcta un 10 por ciento más frecuentemente que antes.
"Con base en los hallazgos de este estudio, esperamos en el futuro desarrollar una neuroprótesis implantable que pueda ayudar a las personas a recuperarse de las deficiencias cognitivas debido a lesiones cerebrales", dijo el profesor de Wake Forest Robert E. Hampson, autor principal del estudio.
Sin embargo, es concebible que la tentación de una prótesis neural podría ser lo suficientemente fuerte como para algún día atraer a una multitud diferente, en lugar de aquellos que sufrieron un derrame cerebral o lesión, personas que simplemente buscan una ventaja competitiva. Puede sonar exagerado, pero en la era de los medicamentos de "neuroalimentación" y la cirugía plástica cada vez mayor, no se sabe a dónde podría llegar el concepto de prótesis neural.
