domingo, 18 de octubre de 2015

Actualizando nuestros cerebros


Publicado el 10/2/15 en Delanceyplace.com

Traducido por: Ana Toral


Seleccionado de la publicación “Evolving Ourselves” por Juan Enríquez y Steve Gullans.

 

La inserción de células madre gliales humanas en el cerebro de ratones recién nacidos les permite aprender más rápido. Unos electroimanes colocados en los cráneos de monos, mejora su rendimiento cognitivo. Podemos estar entrando en una nueva era en la que el cerebro humano se podría mejorar radicalmente:

"Una de las muchas consecuencias terribles de tener seccionada la medula espinal es la pérdida del control de la vejiga. En 2013, un equipo de Cleveland volvió  a unir varios nervios seccionados en la  médula espinal de un ratón a través de microinjertos nerviosos. El procedimiento tuvo tanto éxito, que no sólamente los animales recuperaron algunas de las funciones respiratorias, sino incluso la capacidad de controlar áreas mucho más lejanas de sus cuerpos, incluyendo sus vejigas. Esta operación hace que sea concebible que un trasplante completo de cabeza de ratón podría tener éxito algún día. Y si tuviera éxito, podríamos empezar a poner a prueba diversas hipótesis..: ¿Si un ratón había aprendido minuciosamente cómo pedir comida o circular por un laberinto, podría esta  cabeza de ratón llevarse ese conocimiento a su nuevo cuerpo?

"Nadie ha intentado un trasplante de cerebro humano completo, ni debería hacerlo. Las tecnologías y conocimientos actuales hacen  que el procedimiento sea demasiado arriesgado y especulativo, y las posibilidades de éxito  ínfimas, por no hablar de los desafíos éticos de la identificación y la clasificación de un donante. Pero a medida que la ciencia avanza, si se es capaz de trasplantar un cerebro o partes de un cerebro humano, entonces se podría empezar a responder a algunas preguntas fundamentales acerca de la naturaleza de la conciencia, la memoria y la personalidad. ...

"Mientras esperamos para  los trasplantes de cerebro completo, ya  se está  generando una gran cantidad de información. Incluso los mini trasplantes pueden suponer  una gran diferencia. Debido a que las restricciones éticas limitan el tipo de experimentos que podemos realizar en los seres humanos, los científicos están consiguiendo ser cada vez más creativos desdibujando  las barreras y minimizando las diferencias entre los animales y los seres humanos. La más básica de las células humanas, las células madre, que programan todas las funciones de nuestro cuerpo, están siendo insertadas a lo largo y ancho de las especies. A medida que se desdibujan las barreras entre  especies, y se 'humanizan' partes de animales, comenzamos, por ejemplo,  a ver ratones ciegos  en los que crecen córneas humanas. Y debido a que algunos de los órganos y las estructuras biológicas en cerdos son tan cercanos a los de los seres humanos, hay más y más esfuerzos para modificar el sistema inmunológico de estos animales, humanizar algunos de sus órganos, y trasplantarlos directamente en  pacientes humanos ".




 



Técnica de trasplante de cabeza de ratón



"En un intento de encontrar curación para diversas enfermedades neurológicas, se  están introduciendo en cuerpos de animales más y más células cerebrales humanas, lo que a menudo se traduce en mejoras significativas y notables.  Unos investigadores dedicados al estudio de la  enfermedad de  Alzheimer,  encontraron que ratones a los que se habían trasplantado células madre humanas , experimentaron  una  mejora del aprendizaje espacial y de  la memoria. Cuando se insertan células madre gliales de origen humano en el cerebro de ratones recién nacidos, las nuevas células crecen y eventualmente desbordar muchas de las células originales del cerebro del ratón. Así  se obtienen ratones que pueden aprender mucho más rápido, retener recuerdos más tiempo, y cuyos cerebros transfieren cierta información tres veces más rápido que los ratones normales. (Es de destacar que este último procedimiento consiste en el trasplante de células gliales, las células que conservan, alimentan, y protegen a las neuronas dentro del cerebro. Todavía no es un trasplante neuronal, por lo que si bien es poco probable que este tipo de trasplante pueda  transferir recuerdos, sí que parece mejorar significativamente el proceso cognitivo.)

"Si podemos trasplantar células humanas en cerebros de animales y con ello podemos mejorar significativamente su proceso cognitivo, también es razonable pensar que se podrían trasplantar y desarrollar mejoras en el cerebro humano promedio; Recientemente, los  trasplantes de células madre en el cerebro de  pacientes con Parkinson han mostrado algunas promesas, aunque inconsistentes. De quien consigamos células cerebrales,  en qué momento,  o a través de qué procedimientos, puede terminar suponiendo una gran diferencia (También pueden dar lugar a una serie de cuestiones éticas; ¿querrías un trasplante de un cerebro normal o del cerebro de un genio?) A medida que continuamos en busca de curación  para diversas enfermedades neurológicas, somos propensos a encontrar más y más ejemplos de intervenciones que alteran significativamente y mejoran diversas funciones cerebrales. Y esto nos dará más opciones sobre  cómo mejorar, evolucionar, y construir el más humano de nuestros órganos.

"Mientras tanto, estamos continuamente tratando de 'actualizar' nuestro cerebro a través de prótesis  electrónicas, tanto internas como externas. Sofisticados electroimanes insertados en los cráneos de monos pueden dirigirlos a escoger de entre cualquiera de 5.000 objetos al azar con una precisión  del  10 al 20 por ciento superior al de los monos de control. Las primeras pruebas en siete pacientes humanos con epilepsia, a través de electrodos ya implantados, mostraron que presentaban una mejora en la navegación  a través de laberintos virtuales. Las  personas 'discapacitadas' se podrían convertir, en un futuro próximo, en mejores ejecutores de esta tarea que el resto de la población. La  estimulación cerebral profunda en humanos probablemente iniciará   los primeros ensayos clínicos en 2015, para tratar de mejorar la memoria en los enfermos de Alzheimer.  Pero si técnicas como ésta realmente funcionan  -un gran "si" condicional - entonces podrían ser ampliamente desplegadas para mejorar la memoria de la especie ....

"Los medicamentos proporcionan otro camino para mejorar / modificar el proceso cognitivo humano. Mientras nos acercamos regularmente a un Starbucks esperando vagamente que  una triple dosis de cafeína mejore nuestra capacidad mental, los efectos del té, las bebidas energéticas, y otros productos con cafeína son temporales. Modafinil puede ser diferente. Una píldora que se diseñó originalmente para ayudar a dormir mejor, y que  puede tener el efecto secundario de una mejora  de la memoria, que dure períodos significativamente más largos. Conforme vayamos entendiendo mejor  la bioquímica del cerebro, es probable que encontremos más y más formas de impulsar, perfeccionar y mejorar el proceso cognitivo,  alterando la especie de forma no natural una vez más.

Y luego está la opción de la prótesis  externa para el proceso cognitivo. En el laboratorio de Boyden en el MIT, están construyendo afanosamente minúsculos chips de ordenador, incrustados con miles de pines de  1 / 1.000 de ancho de  pulgada, lo que permitirá medir, y quizá alterar, la actividad en el interior de las neuronas individuales. "

 

Original en: http://delanceyplace.com/view-archives.php?p=2904&utm_source=Evolving+Ourselves+185-187&utm_campaign=10/02/15&utm_medium=email#comments

martes, 13 de octubre de 2015

Una nueva prótesis soslaya el daño cerebral mediante la re-decodificación de la memoria



Tiene como objetivo ayudar a las personas que viven con pérdida de memoria


Publicado el 30 de septiembre 2015 en Kurzweil Accelerating Intelligence
Traducido por : Ana Toral



Las prótesis de la memoria cortical utilizan señales cerebral como entradas y salidas, sobrepasando la región dañada (Dong Song et al.)


Investigadores de la USC Universidad del Sur de California y el Centro Médico Wake Forest Baptist ha desarrollado una prótesis cerebral diseñada para ayudar a las personas que sufren de pérdida de memoria.

La prótesis, que utiliza un pequeño conjunto de electrodos implantados en el cerebro, ha obtenido buenos resultados en las pruebas de laboratorio en animales y está siendo evaluada actualmente en pacientes humanos.

El dispositivo obtenido tras  décadas de investigación por Ted Berger se basa en un nuevo algoritmo creado por Dong Song, ambos de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC. El desarrollo también se basa en más de una década de colaboración con Sam Deadwyler y Robert Hampson, del Departamento de Fisiología y Farmacología de Wake Forest Baptist, que han recogido los datos neuronales utilizados para construir los modelos y algoritmos.


 
Matriz de electrodos para el seguimiento y la duplicación de la actividad de las neuronas del hipocampo(imagen:. T. Berger et al / Journal of Neural Engineering)


Cuando el cerebro recibe una entrada sensorial, se crea una memoria en la forma de una señal eléctrica compleja que viaja a través de múltiples regiones del hipocampo, el centro de la memoria del cerebro. En cada región, la señal se re-codifica hasta que llega a la región final como una señal completamente diferente que se envía fuera para su almacenamiento a largo plazo.

Si hay daño en cualquier región que impide esta traducción, existe la posibilidad de que no se forme la memoria a largo plazo. Es por eso que una persona con daño del hipocampo (por ejemplo, debido a la enfermedad de Alzheimer) puede recordar eventos desde hace mucho tiempo - las cosas que ya se tradujeron en recuerdos a largo plazo antes de que ocurriera el daño cerebral -, pero tienen dificultades para formar nuevos recuerdos a largo plazo .



Sobrepasando una sección del hipocampo dañado



Song y Berger encontraron una manera de imitar con precisión la forma en que  una memoria se traduce de la memoria a corto plazo a memoria a largo plazo, a partir de datos obtenidos por Deadwyler y Hampson, primero con  animales, y después con  humanos. Su prótesis está diseñada para sobrepasar una sección del hipocampo dañado y proporcionar a la siguiente región la memoria  correctamente traducida.

Esto a pesar de que actualmente no hay manera de "leer" una memoria con sólo mirar su señal eléctrica. "Es como ser capaz de traducir del español al francés, sin ser capaz de entender ninguno de los dos  idiomas", dijo Berger.

Su investigación fue presentada en la 37ª Conferencia Internacional Anual de la Sociedad de Ingeniería en Medicina y Biología – IEEE  en Milán el 27 de agosto de 2015.


Predecir el patrón espacio temporal del CA1 a partir del patrón espacio-temporal del CA3 con el modelo MIMO . SP: presentación de la muestra; SR: respuesta de la muestra ; MP: Presentación del emparejamiento; MR: respuesta del  emparejamiento. (Dong Song et al.)



La eficacia del modelo fue probado por los equipos de  la USC y de la Wake Forest Baptist. Con el permiso de  pacientes que tenían electrodos implantados en su hipocampo para tratar sus convulsiones crónicas, Hampson y Deadwyler leyeron  las señales eléctricas creadas durante la formación de la memoria en dos regiones del hipocampo, para  a continuación, enviar esa información a Song y Berger para que construyeran su modelo.

Posteriormente, el equipo introdujo esas señales en el modelo y leyó cómo las señales generadas a partir de la primera región del hipocampo se traducían en señales generadas en la segunda región del hipocampo.

En cientos de ensayos realizados con nueve pacientes, el algoritmo predijo con exactitud cómo las señales se traducían con alrededor del 90 por ciento de exactitud.

"Ser capaz de predecir las señales neuronales con el modelo USC sugiere que se puede utilizar para diseñar un dispositivo para apoyar o sustituir la función de una parte dañada del cerebro", dijo Hampson.

A continuación, para tratar de evitar el daño y permitir la formación de una memoria precisa a largo plazo, el equipo intentará reenviar de nuevo la señal traducida al cerebro de un paciente con daños en una de las regiones.



Original: http://www.kurzweilai.net/scientists-to-bypass-brain-damage-by-re-encoding-memories?utm_source=KurzweilAI+Weekly+Newsletter&utm_campaign=4945e5d211-UA-946742-1&utm_medium=email&utm_term=0_147a5a48c1-4945e5d211-282108329