Moviendo las manos con la mente

Foto Wikipedia

La mente todo lo puede… un viejo dicho que en muchos casos es verdad. Y eso lo acaban de demostrar en Austria, donde 3 hombres se convirtieron en los primeros en recibir una reconstrucción biónica que les permite usar una mano prostética controlada por su mente.

El avance fue divulgado en The Lancet.

Desarrollada por el profesor Oskar Aszmann, de la Universidad de Viena, la técnica combina una transferencia selectiva de nervios y músculos, amputación electiva y remplazo con una prótesis robótica avanzada, con sensores que responden a los impulsos eléctricos en los músculos.

Tras una rehabilitación integral, la técnica restauró en grado alto la funcionalidad en los tres hombres, ayudándoles en su vida diaria.

Sufrían de una avulsión (desgarramiento) del plexus braquial, una amputación interna, que separa de manera irreversible la mano del control neuronal. Las cirugías para el caso son duras y poco efectivas. El avance del profesor Aszmann fue crear y extraer señales neurales mediante transferencia de nervios amplificada por el trasplante muscular, señales que fueron decodificadas en una sólida función mecatrónica de la mano.

Las lesiones del plexo braquial ocurren por traumas en accidentes o en deportes de choque como el fútbol americano. Se presentan cuando los nervios (una red de nervios que se originan en la región del cuello y se desparraman para formar los nervios que controlan el movimiento y la sensación en las extremidades superiores, incluyendo hombros, brazo y mano) se lesionan.

Antes de la amputación, los 3 pacientes pasaron 9 meses de entrenamiento cognitivo, para entrenar sus músculos y usar las señales eléctricas para controlar una mano virtual.

Tres meses después la prótesis robótica les dio mejor movimiento en sus manos, más calidad de vida y menos dolor. Y pro primera vez en mucho tiempo podían coger un cuchillo, tomar un balón, usar una llave,

Para el profesor no hay impedimento para que su desarrollo sea practicado en cualquier centro médico con recursos y experiencia suficientes.

Mujeres distinguen llanto de un bebé con hambre

No deja de sorprender la naturaleza humana: una madre tiene el cerebro predispuesto para distinguir cuándo su bebé llora por hambre.

En un estudio científicos pidieron a hombres y mujeres dejar su mente en blanco, luego colocaron una grabación con ruido en el que se escuchaba entre la bulla el sonido de un bebé llorando. Escanografías cerebrales mostraron que en las mujeres, los patrones de actividad cerebral se activaban de inmediato a un modo de atención cuando escuchaban el llanto, mientras que los hombres mantenían su cerebro divagando.

“Otros estudios han mostrado que en el plano emocional, mujeres y hombres responden distinto al sonido del llanto de un bebé”, dijo el coautor del estudio Marc Bernstein, del instituto que condujo el estudio.

Esas investigaciones demostraron que las mujeres sentían más empatía cuando escuchaban un bebé llorando y eran más dadas a brindarle atención y cuidado.

Los nuevos hallazgos aparecen en NeuroReport.

Pero eso no es todo. Los bebés lloran por hambre, soledad o malestar físico. Para ver si los adultos respondían de modo distinto a esas clases de llanto, los investigadores hicieron sonar grabaciones de bebés diagnosticados luego con autismo, pues parece que su sonido es más agudo y las pausas más cortas según se estudió anteriormente. Tanto hombres como mujeres interrumpían la divagación mental cuando escuchaban este tipo de llanto.

Al analizar las imágenes cerebrales de 18 adultos, padres y no padres, se encontró que cuando los participantes escuchaban un llanto típico, la actividad cerebral de hombres y mujeres difería. Al escuchar el llanto de un niño con hambre, las mujeres eran más dadas a prestarle atención, mientras los hombres seguían absortos en sus divagaciones.

Los patrones no difirieron entre padres y no padres.

Mi selección: 10 noticias científicas de la semana

1. La mente de un criminal

Imágenes del cerebro de un criminal predicen si reincidirá al salir de la cárcel reveló un estudio de Mind Research Network en Albuquerque publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

El estudio analizó la la conducta antisocial e impulsiva centrada en la corteza anterior cingulada, una porción del cerebro relacionada con la regulación del comportamiento y la impulsividad. El estudio demostró que los internos con una actividad baja en la región tenían el doble de probabilidad de reincidir que aquellos con actividad alta.

2. Termitas marcianas

Mucho se ha especulado sobre la aparición de unas extrañas formaciones en el desierto Namib en África, prestándose para suposiciones de una actividad marciana. Pues bien, un estudio aparecido en Science reveló los culpables de tal actividad: las termitas, que al aparecer dibujan esos círculos en la tierra son el único objetivo de preservar la humedad. Las termitas se comen la hierba que atrapa el agua, ubicada en el centro del círculo, con lo que se protegen de las condiciones áridas del lugar.

3. La capa invisible

Un estudio aparecido en el New Journal of Physics mostró una ‘metapantalla’ ultradelgada que esconde objetos de tres dimensiones de las microondas, en su ambiente natural. La nueva capa de la invisibilidad está hecha de una tapa de cobre de 66 micrómetros de ancho unida a una película de policarbonato de 100 micrómetros. Al ojo humano, tiene el mismo grosor que un cabello.

4. Otra clase de supernova

Un grupo de astrónomos reportó el hallazgo de una nueva clase de supernova, la Iax, según reporte en The Astrophysical Journal. Las supernovas se clasificaban en las de núcleo colapsante, en estrellas 10 a 100 veces más masivas que el Sol, y las tipo Ia producidas por la destrucción de una enana blanca. El nuevo tipo es más débil y menos destructivo que el Ia. También se produce en una enana blanca pero no la destruye del todo.

5. Microbios que hacen dieta

En Science Translational medicine se reportó que científicos que estudiaban las operaciones de bypass gástrico identificaron el rol del microbioma intestinal en la pérdida de peso. Al trasplantar los microbios de ratones sometidos a la operación a otros sanos, estos tuvieron menor grasa corporal y una pérdida de peso más acelerada.

6. El cáncer está en todas partes

El más grande estudio de asociación genética del cáncer publicado en Nature Genetics reveló docenas de regiones no conocidas antes que inciden en el riesgo de desarrollar cánceres de seno, próstata y ovario. Los hallazgos proveen datos frescos sobre la biología de esos cánceres y ayudarán para evaluar con mayor exactitud el riesgo de las personas.

7. Ancianos, pero no solos

El aislamiento social y la soledad están asociados a una muerte más temprana, pero el solo aislamiento predice la muerte así la soledad sola no, dijo un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. Cómo el aislamiento social lleva a la muerte es algo poco claro aún.

8. El cometa que llegó del frío

Estimativos de astrónomos de la Universidad de Maryland sugieren que el cometa C/2012 S1 (ISON) que podría ser el cometa más espectacular del último medio siglo, sugieren que emite unos 51.000 kilos de polvo cada minuto mientras que solo produce 60 kilos de agua.

Los científicos sugieren que es el primer viaje que realiza hacia el Sistema Solar interior desde su residencia en la lejana y fría nube de Oort que se extiende desde más allá del sistema planetario hasta algo más de 1 año luz. El cometa estará a finales de año cerca a la Tierra y si sobrevive su paso cerca al Sol podría ser un objeto muy espectacular en el cielo.

9. De quién fue el sudario

En plena semana santa un estudio de científico de la Universidad de Padua ubicó al santo sudario de Turín, que algunos creen fue el que cubrió a Jesús tras su crucifixión, en una época entre los años 280 antes de Cristo a 220 después. Otras dataciones lo han fijado en épocas más recientes. El misterio, de todas maneras, continúa.

10. El primer híbrido de los humanos

Un esqueleto hallado en el norte de Italia y que perteneció a alguien que vivió hace 30.000 a 40.000 años podría ser el primer exponente de lo que algunos no creen posible: un hijo de humano con Neandertal, reveló un estudio en Plos One. El artículo agrega leña al fuego que siempre ha suscitado la posible mezcla de humanos y Neandertales, que mientras algunos científicos apoyan otros creen imposible. Los Neandertales se extinguieron hace al menos 25.000 años.

Crean un par de ratas compinches

Dos ratas son mejores que una. Y funcionan mucho mejor también.

Científicos hicieron algo parecido a una fusión de ratas de laboratorio, ligando electrónicamente sus cerebros para que pudieran trabajar juntas resolviendo un problema. Y esa conexión cerebro-cerebro permaneció fuerte aún cuando las ratas estuvieran separadas por más de 3.000 kilómetros.

El estudio fue publicado en Nature Scientific Reports.

Los experimentos fueron encabezados por Miguel Nicolelis, neurobiólogo de Duke University, mejor conocido por su trabajo en prótesis controladas por la mente.

“Nuestros estudios con las interfaces cerebro-máquinas nos convenció de que el cerebro era mucho más plástico de lo que creíamos”, dijo. “En esos trabajos, el cerebro se adaptaba con facilidad para aceptar un impulso de dispositivos fuera del cuerpo y aprendía incluso cómo procesa luz infrarroja invisible generada por un sensor artificial. Por eso nos preguntamos si podía asimilar señales de sensores artificiales, ¿podría asimilar la información de sensores de un cuerpo distinto?”

Para sus experimentos, entrenaron pares de ratas para presionar cierta tecla cuando una luz se encendiera en su jaula. Si presionaban la tecla correcta, obtenían agua como recompensa.

Cuando una rata del par, denominada codificadora, realizaba la tarea, el patrón de su cerebro era traducido a una señal electrónica enviada a su compañera, la decodificadora, que estaba separada de la primera. La luz no se apagaba en su jaula, por lo que el animal tenía que recibir el mensaje de la codificadora para saber cuál tecla presionar para tener la recompensa.

La decodificadora presionó la tecla correcta el 70% de las veces.

En los experimentos los cerebros de las ratas estaban conectadas vía microelectrodos por lo que cuando una presionaba la tecla, la otra sabía hacer lo mismo. Si los animales realizaban la tarea cooperativa correctamente, recibían la recompensa.

Los electrodos fueron conectados en la región cerebral que procesa la información motriz. Y la interfaz cerebro-cerebro que Nicolelis describe como un computador orgánico, funcionaba de dos formas: si la decodificadora elegía la tecla que no era, la codificadora no recibía recompensa, lo que animaba a las dos a trabajar en conjunto

“Vimos que cuando la decodificadora cometía un error, la codificadora cambiaba su función cerebral y conducta para hacerle más fácil la tarea a su compañera”.

Imagen cortesía Duke U.-Nicolelis

Revierten parálisis en micos

Si se rompió la comunicación entre el cerebro y la mano ¿cómo restablecerla?

El sueño de toda persona paralizada, volver a mover sus miembros, podría estar un paso más cerca.

Científicos presentaron en Nature una manera de recuperar el movimiento restableciendo las conexiones rotas tras una lesión en la columna. El procedimiento resultó exitoso en simios.

Los científicos implantaron electrodos en un centro de control del movimiento en el cerebro, conectándolos con electrodos unidos a los músculos del brazo.

El avance se vale de dos logros de los últimos años: las prótesis desarrolladas para que una persona pueda controlar con la mente el cursor de un computador o manipular un brazo robótico, implantes aún en experimentación; y las prótesis que se valen del movimiento residual del hombro para estimular los músculos del brazo permitiendo asir objetos con la mano.

En el nuevo desarrollo, Lee Miller, de Northwestern University Feinberg School of Medicine en Chicago, Illinois, y colegas, implantaron redes de electrodos en la corteza motriz primaria de dos simios. Es la región cerebral que imparte órdenes de movimiento a los músculos del cuerpo, permitiéndoles registrar la actividad de cerca de 100 neuronas en ese punto.

En otra cirugía, se implantaron hasta 5 electrodos en tres músculos del brazo usados para agarrar objetos con la mano. Al grabar simultáneamente los electrodos en cerebro y músculos cuando los monos cogían objetos, se desarrollaron algoritmos computarizados de descodificación que predecían cómo las señales del cerebro se traducían en actividad eléctrica en cada uno de los tres músculos. Luego se esperaba demostrar que los algoritmos podían interpretar órdenes del cerebro en un mico paralizado y entregar el estímulo adecuado a los músculos para provocar el movimiento deseado.

Para eso, inyectaron una droga que bloquea los nervios para paralizar temporalmente una mano y el brazo de los simios. Estos no podían hacer una tarea simple ya aprendida, coger una pelota y meterla por un tubo para obtener un jugo como recompensa. Cuando se encendió la neuroprótesis, lo pudieron hacer con éxito el 80% de las veces.

Se espera que funcione en humanos. No hay impedimentos técnicos para hacer ensayos, pero recibir la aprobación y reclutar voluntarios tardará unos años, dijo Miller.

De todas maneras, la parálisis inducida en los simios no es idéntica a la que sufre una persona paralizada de verdad, que exige activar muchos músculos más. Es la duda que tendrá que ser resuelta en los ensayos.

Dibujo cortesía Nature

Experiencias cercanas a la muerte son… un sueño

No es extraño encontrarse con alguien que afirma haber tenido una experiencia cercana a la muerte, viajando por un túnel, viendo una luz intensa. Algunos ven hasta el demonio.

En ejercicios en el the Out-Of-Body Experience Research Center en Los Ángeles se demuestra que esas visiones deben ser producto de la mente humana antes que un fenómeno supranatural.

En ese centro, cuatro grupos de 10 a 20 voluntarios fueron entrenados para realizar una serie de pasos mentales despertándose durante la noche, lo que podía conducirlos a tener esas experiencias fuera del cuerpo. Si eran capaces de ‘separarse de su cuerpo’, eran condicionados a intentar soñar que flotaban en un túnel hacia una luz brillante. 18 de los voluntarios dijeron que soñaron eso.

“Algunos de los sujetos en el test no solo lograron reproducir un vuelo fuera del cuerpo a través de un túnel, sino que gozaron con el éxtasis típica de la experiencia e incluso fueron hacia esa luz y se encontraron allí con los parientes muertos”, dijo Michael Raduga. cabeza del centro, en un boletín de prensa sobre el trabajo que no ha sido publicado aún en una revista especializada.

Es tan común hablar de estas experiencias que se estima que más de 8 millones de norteamericanos han tenido una experiencia cercana a la muerte y se dan con mayor frecuencia durante los estados de sueño inducido por la anestesia según el centro.

Un trabajo previo de neurólogos, incluyendo a Kevin Nelson de la Universidad de Kentucky, sugiere que esas experiencias son generadas en realidad por los mismos mecanismos que provocan los sueños lúcidos. El trabajo ha mostrado que ambos tipos de experiencias surgen cuando la región prefrontal dorsolateral del cerebro, nuestro centro de la lógica, que usualmente es muy activa solo cuando estamos en vigilia, se hace activa durante la fase REM del sueño, permitiendo sueños extremamente vívidos que parecen haber sucedido en la vida real. Nelson llama frontera de la conciencia el estado de transición entre el sueño y el estar despierto y cree que es en ese estado mixto que los sueños vívidos y las experiencias cercanas a la muerte se presentan.

El estudio de Raduga fue diseñado con el trabajo de Nelson como norte. Los voluntarios que generaron con éxito aquellas experiencias las describieron y una de ellas dijo que “fui capaz de salir de mi cuerpo, quería ver el túnel y de inmediato apareció frente a mí. Una vez volé hacia el final de este vi a mi fallecido esposo en espíritu. Hablamos por varios minutos. Sus palabras, roces, maneras y sentimientos eran reales, justo como durante su vida. Luego, cuando vi que era tiempo de irme, fui por el túnel, salté y aterricé suave en mi cuerpo”.

Nelson dijo que los resultados de este estudio deben ser tomados con cautela, hasta tanto sea revisado por expertos.

Tal parece que las experiencias cercanas a la muerte son sueños muy intensos hiperreales inducidos por narcosis o daños cerebrales en el proceso de muerte. Para Raduga, no son evidencia de vida después de la muerte.

Café sí activa el cerebro

Para halar de café, todo colombiano se siente autorizado. Y la ciencia, hasta ahora, no ha hallado contraindicaciones serias para la bebida.

Pero, ¿qué efectos produce en verdad la cafeína? La mayoría de los adictos al café afirmarían que agudiza la mente. Resulta que en roedores una sola dosis de cafeína en verdad fortalece las conexiones celulares en una región del cerebro poco considerada, según estudio presentado en Nature Neuroscience.

Es que una idea exacta de lo que sucede en el cerebro con la cafeína proveería a los científicos con elementos para sacar ventaja de sus efectos estimulantes y aliviar quizás ciertos síntomas de algunos desórdenes cerebrales.

Hasta el presente, la mayoría de los efectos se han determinado mediante el consumo de dosis más elevadas a las que una persona consume por lo general en la mañana, consideró Serena Dudek, coautora del estudio del National Institute of Environmental Health Sciences en E. U.

Con su equipo analizó los efectos de pequeñas dosis de cafeína en una pequeña región del hipocampo. En los humanos, esta estructura con forma de caballo de mar está bien adentro detrás de las orejas.

Tras darles a ratas el equivalente a dos pocillos de café (dos miligramos de cafeína por kilo de peso corporal) midieron la fuerza de los mensajes eléctricos en las células nerviosas en pedazos del tejido cerebral.

Las neuronas en este sitio particular –una región denominada CA2- recibieron un gran empuje de la cafeína, mostrando una mayor actividad eléctrica cuando los investigadores estimularon las células.

Las células de las partes adyacentes del hipocampo no mostraron tal sensibilidad.

A más cafeína, mayor el efecto. Una dosis 10 veces mayor, como la de los grandes consumidores de café, provocó una respuesta aún más fuerte en las células de esa región, un efecto que se notó además cuando se aplicó directamente la cafeína en las células de la CA2 en un disco.

Tras cinco minutos de exposición a al cafeína, la sinapsis (unión entre neuronas en las cuales se transmite un impulso) permanecía sobreexcitada durante 3 horas.

Mueven helicóptero con la mente

Aunque hay porteros que en el fútbol tratan de desviar la pelota con los ojos sin conseguir más que sacarla del fondo de la red, manejar objetos con el cerebro sí es posible y es realidad ya de acuerdo con un novedoso sistema revelado en Plos One.

Científicos diseñaron un sistema no invasivo que permite a los usuarios controlar un helicóptero virtual con el solo uso de sus mentes.

Los investigadores, encabezados por Bin He, de la Universidad de Minnesota, desarrollaron una interfaz de computador basada en los electroencefalogramas que permitió a quienes la empleaban navegar de manera continua y precisa un helicóptero solo pensando acerca de dónde querían que se moviera la nave.

La tarea requería que los individuos dirigieran el helicóptero a través de anillos dispuestos al azar en un espacio tridimensional. Las tareas tuvieron éxito en el 85% de las veces.

Estudios previos en este campo han requerido procedimientos invasivos que permitían medir la actividad intracraneal, pero este nuevo desarrollo empleó electroencefalogramas en la forma de un casco en la cabeza de la persona. La técnica registra una onda cerebral particular llamada el ritmo sensomotor, que puede ser caracterizado y calibrado para controlar los movimientos del helicóptero en la pantalla.

Para He “este trabajo demuestra por primera vez que uno puede lograr tiempo real el control continuo tridimensional de un objeto volador en el mundo virtual con base en una interfaz de computador no invasiva basada en electroencefalograma. Esta habilidad, limitada en casos en los que se usaban registros invasivos abre las puertas a la bio-navegación no invasiva o neuroprótesis.

Dibujo cortesía Plos One

Logran ver en el cerebro lo que ven las personas

Reconstrucción desde la actividad cerebralMediante un sofisticado experimento, científicos lograron ver en el cerebro de personas, lo que ellos estaban viendo en la realidad.

Los investigadores reprodujeron una película especial de la mente que comienza con un escáner del cerebro, un programa de computador sofisticado y millones de videos de YouTube.

Monitoreando los cerebros de personas mientras veían películas y recreando entonces lo que vieron, los investigadores dieron un paso hacia una tecnología que permita leer la mente mediante la decodificación de actividades mentales.

El estudio es publicado en Current Biology.

“Es dramático. Es como el Minority Report”, dijo James Haxby, de Darmouth College, refiriéndose a la película de Tom Cruise en 2002 en el cual las visiones decodificadas de cerebros ayudaba a identificar los criminales antes de que cometieran el crimen.

En el estudio, los investigadores encabezados por Jack Gallant, de la Universidad de California en Berkeley, usaron un escáner fMRI para grabar la actividad cerebral de tres personas (todas coautoras del reporte) mientras veían horas de trailers de películas. Las señales cerebrales fueron alimentadas en un programa de computador que aprendió entonces cómo el sistema visual de cada persona respondía a las escenas en las películas.

Una vez el programa tenía un buen manejo de esas respuestas, los científicos fueron atrás e intentaron recrear lo que los individuos estaban viendo, sólo con base en las señales cerebrales.

Y funcionó. La técnica reprodujo clips de películas que mostraban un pájaro rojo que pasaba por la escena, unos elefantes marchando por el desierto y las graciosas posiciones del actor Steve Martin.

Las reproducciones reflejaban solo detalles visuales tales como una pluma roja, la forma de un rostro o de un avión, no las reacciones emocionales a las películas que veían las personas.

El experimento funcionó gracias a la profunda comprensión del sistema visual que tenían los científicos.

Todo un suceso.

Curiosidades científicas

Atracción fatal. Uno de los sanitarios de la naturaleza emplea olores de frutas para atraer animales a sus peligrosos bordes. En Borneo, la planta carnívora Nepenthes rajah es favorita de musarañas y ratas. Mientras agarradas a ella, los animales saborean el jugo y depositan su popó rico en nutrientes. En ocasiones se ahogan en esa especie de jarra repleta de jugos digestivos, insectos y materia fecal. Científicos de Alemania y Malasia acaban de descifrar lo que atrae a aquellos pequeños mamíferos; el exudado de la planta, compuesto por ésteres, hidrocarburos, quetones y alcoholes, compuestos que producen una tentadura y frugal oferta, según informaron en el journal of Tropical Ecology. Curioso.

Animal precavido. La taira o ulama que recoge frutos inmaduros ingresó de este modo al selecto grupo de animales que toman previsiones con miras al futuro, según un estudio en Naturwissenschaffen. Mediante observaciones de científicos y cámaras, se han detectado tairas recogiendo plátanos y zapotes que han alcanzado su máximo tamaño pero que no han madurado aún. En vez de comerse las frutas, las esconden. Los animales que recogen y almacenan alimentos tienen una gran ventaja en asuntos de supervivencia. Curioso.

Memoria genética. Las personas que pueden almacenar mucha información al tiempo, deberían agradecerles a sus padres sugiere un estudio en el Journal of Neuroscience. La llamada memoria de trabajo es utilizada para guardar piezas de información en la mente de manera simultánea y algunas personas tienen mejor memoria que otras. Gabriela Blokland, de la Universidad de Queensland en Brisbane, Australia y colegas escanearon los cerebros de 319 mellizos que realizaban tareas don la memoria de trabajo. Los cerebros de mellizos idénticos –gemelos- se desempeñaban de manera similar que los de los no idénticos, sugiriendo que se debe a factores genéticos. Curioso.

Planeta recalentado. El infierno mismo: el planeta gigante Wasp-33b, que orbita una estrella hacia la constelación de Andrómeda a 378 años luz, es el más caliente de los hallados hasta ahora según un artículo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Su superficie hierve a 3.350 grados centígrados gracias a la influencia de su estrella, de la que el planeta está muy cerca al punto de orbitarla en apenas 1,22 días de acuerdo con el equipo de Alexis Smith de Keele University en Inglaterra. Algo curioso.

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