La estimulación eléctrica en el cerebro puede instruir el movimiento

Actualizado 13/12/2017 8:37:35 CET
Cerebro, ictus
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   MADRID, 13 Dic. (EUROPA PRESS) -

   Al igual que un electrodoméstico con cableado defectuoso, las lesiones y enfermedades en el cerebro pueden provocar la pérdida de conexiones, causando estragos en funciones críticas como la percepción y el movimiento, por lo que encontrar formas de evitar esas redes rotas es un área importante de investigación para aquellos que buscan desarrollar intervenciones de tratamiento.

   Ahora, investigadores han demostrado en monos que la estimulación administrada directamente a la corteza premotora puede provocar un sentimiento o una experiencia que puede instruir a realizar diferentes movimientos, incluso cuando el estímulo es demasiado pequeño para promover cualquier respuesta directamente, según se detalla en un artículo publicado este jueves en 'Neuron'.

   "Los investigadores se han interesado principalmente en estimular las cortezas sensoriales primarias, la corteza somatosensorial, la corteza visual y la corteza auditiva, para llevar información al cerebro --dice el autor principal de este estudio, Marc H. Schieber, médico e investigador de la Universidad de Rochester, en Nueva York, Estados Unidos--. Lo que estamos mostrando aquí es que no tiene que estar en un área de recepción sensorial para que el sujeto tenga una experiencia que pueda identificar".

   En el experimento, los científicos entrenaron a los monos inicialmente para ejecutar una tarea en la que asociaron una instrucción visual particular, una luz que rodea uno de los cuatro objetos que se encienden, con un movimiento particular. Comenzaron la prueba sosteniendo un mango en una posición central y cuando recibieron la instrucción de la luz, manipularían el objeto asociado con sus manos.

   Al mismo tiempo que las luces estaban encendidas, los monos recibieron niveles muy bajos de estimulación eléctrica, insuficientes para provocar directamente una respuesta en la corteza premotora, un área que normalmente no está vinculada con la percepción. Un punto diferente de estimulación en el cerebro se relacionó con cada una de las cuatro luces y movimientos.

IMPLICACIONES PARA EL DESARROLLO DE NEUROPRÓTESIS

   Gradualmente se quitaron las luces, pero los monos continuaron haciendo los movimientos correctos cuando recibieron la microestimulación, lo que supone que habían aprendido a asociar la experiencia de tener un área particular en la corteza premotora estimulada con un movimiento particular.

   "Los monos no pueden decirnos lo que están sintiendo, por lo que entrenarlos para asociar la microestimulación con un movimiento es la forma en que podemos confirmar que han sentido un impulso o que tuvieron algún tipo de experiencia", dice Schieber.

   Para eliminar aún más la posibilidad de que la estimulación provocara directamente el movimiento activando los nervios en el brazo y la mano, los científicos luego cambiaron la asignación de los diferentes electrodos y volvieron a entrenar a los monos con las luces. Por ejemplo, el electrodo en la ubicación que previamente se había asociado con presionar un botón se relacionaba con girar un mango. Cuando se quitaron de nuevo las luces, los monos habían asociado las diferentes áreas de microestimulación con los movimientos reasignados.

   Los investigadores dicen que este trabajo tiene implicaciones para el desarrollo de interfaces cerebro/ordenador y, en última instancia, neuroprótesis. "La mayor parte del trabajo en el desarrollo de las interfaces cerebro/ordenador se ha centrado principalmente en el área sensorial del cerebro. Pero eso limita el lugar del cerebro en el que se puede entregar la información", dice el primer autor de esta investigación, Kevin A. Mazurek, científico postdoctoral en el laboratorio de Schieber.

   "En este estudio, mostramos que se puede expandir el patrimonio neuronal que puede ser objetivo de las terapias. Esto podría ser muy importante para las personas que han perdido la función en áreas del cerebro debido a un accidente cerebrovascular, lesión u otra enfermedad. Podemos puentear la parte dañada del cerebro donde se han perdido las conexiones y entregar información a una parte intacta del cerebro", relata.

   El próximo paso para la investigación es probar este tipo de microestimulación de baja amplitud en humanos. "Cuando se estimula la corteza somatosensorial o visual directamente, el sujeto normalmente siente algo en la piel o ve algo en su visión

   --explica Schieber--. Esto muestra que podemos ser capaces de suministrar la información deseada al cerebro de una persona sin estas percepciones". Agrega que también es importante realizar más investigaciones con animales para continuar identificando partes adicionales del cerebro donde la microestimulación evoca experiencias distinguibles.