En 1969, Paul Batch-y-Rita desarrolló un sistema de experimentación que utilizaba el tacto para que personas ciegas percibieran objetos. De estas forma, acoplando un sistema de sustitución sensorial mediante 400 minúsculos vibradores, se podían determinar una serie de pautas en la espalda de los participantes, en función de la proporción de luces y sombras. Así los pacientes recibían vibraciones más intensas en áreas claras y más suaves en zonas oscuras. La percepción de objetos a través de los sentidos permitió a personas ciegas muy bien entrenadas tener capacidad para «visualizar» el mundo que les rodeaba.
Neuroingeniería: ciencia para reparar y mejorar nuestro cerebro
La Ingeniería neural o Neuroingeniería es la disciplina científica encargada de «comprender, reparar, reemplazar, mejorar, o tratar las enfermedades de los sistemas neurales» a través de novedosas técnicas. Sus aplicaciones se basan en el conocimiento generado en una gran diversas de investigaciones de Neurociencia computacional y experimental, Neurología clínica, Ingeniería eléctrica, Robótica, Cibernética, Ingeniería informática o Nanotecnología, entre otras.
Uno de los desarrollos de esta nueva ciencia consiste en la creación de neuroprotésis, en otras palabras, la generación de dispositivos artificiales que reemplazan u ofrecen partes del cuerpo, con objetivos sustitutorios. En el caso de las prótesis neurales, hablamos de circuitos electrónicos integrados que realizan la función de las células nerviosas dañadas.
De forma clásica, se había considerado que la introducción de este tipo de prótesis servía para rehabilitar una función a nivel neuronal que había sido perdida o dañada con anterioridad. Sin embargo, un nuevo avance de investigadores de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, podría cambiar la manera tradicional de ver la Neuroingeniería. Podríamos ser capaces, en un futuro, no sólo de reparar y subsanar daños neuronales, si no también mejorar habilidades e incluso añadir nuevas funcionalidades a la gran capacidad cerebral que tenemos.
Desarrollan roedores con un sexto sentido
El equipo liderado por Miguel A. L. Nicolelis publicó hace unos días en la prestigiosa revista Nature Communications los resultados del primer trabajo en ese ámbito: la adquisición de nuevas capacidades gracias a la implantación de neuroprótesis. De forma específica, realizaron implantes en el cerebro de ratas de electrodos con un diámetro correspondiente a una décima parte del de un pelo humano. Dichos dispositivos estaban localizados en la región cortical del cerebro encargada de procesar la información que recibían sensorialmente a través de los bigotes de las ratas.
En la cabeza de las ratas se montó un dispositivo para detectar la radiación infrarroja, programado de tal manera que cuando se percibieran infrarrojos, se enviaría una señal eléctrica al cerebro de los roedores. Después de un tiempo de aprendizaje, los científicos buscaban que las ratas adultas pudieran discriminar a través de este sistema fuentes de radiación infrarroja, en otras palabras, fueran capaces de «ver» a través de un conjunto de dispositivos similares a los de la sustitución sensorial de Batch-y-Rita.
En la primera parte del experimento, los animales fueron entrenados para detectar los puertos de luz, en los que se habría colocado agua como recompensa. De esta forma, cuando se encendiera la luz LED correspondiente, las ratas aprenderían a llegar hasta el puerto origen para así poder beber.
En la segunda parte del estudio, donde se pasa de la fase de entrenamiento a la etapa experimental, las luces LED de los puertos fueron sustituidas por fuentes de radiación infrarroja. Siguiendo el mismo sistema, los roedores eran capaces, a través del dispositivo invasivo formado por el detector y los microelectrodos, de «visualizar» los infrarrojos y acercarse hacia el puerto que los emitía en ese instante, para así poder beber agua.
Para finalmente asegurarse que las ratas «veían» a través de los detectores y no de sus propios ojos, los investigadores alternaron experimentos donde los puertos estaban encendidos con infrarrojos, pero los microelectrodos no recibían ninguna señal de los detectores. En ese caso, los roedores no tenían capacidad de visualización de los infrarrojos, por lo que no se acercaban a los puertos de origen para obtener su recompensa.
En el primer experimento, se observa cómo la rata ve la luz infrarroja una vez que la señal es registrada en el detector que tiene en la cabeza y este envía el estímulo a los microelectrodos cerebrales implantados:
En los dos siguientes experimentos, las ratas entrenadas buscan posibles señales de radiación infrarroja en el circuito. Los puertos se encuentran en la primera película a 90º, y en la segunda a 30º, haciendo más compleja la localización de los mismos.
http://www.youtube.com/watch?feature=playerembedded&v=tcGCPQ7O9Y
Por último, los investigadores comprueban la actividad de los detectores, enviando señales infrarrojas desde los puertos, y alternativamente encendiendo y apagando los dispositivos que se encuentran sobre la cabeza de los animales. Así demuestran la visualización de la radiación infrarroja a través de los detectores y no de los ojos de los roedores:
Los resultados de este trabajo son una muestra más de nuestra plasticidad cerebral, que se define como la adaptación del sistema nervioso central ante los cambios que puedan darse en su medio externo e interno, y que también puede reflejar la capacidad del cerebro para minimizar posibles efectos ocurridos tras lesiones estructurales y funcionales.
Algo de lo que ya habló el Nobel español Santiago Ramón y Cajal, quien entendió hace más de un siglo el sistema nervioso como maleable: «se puede entender como un cultivo inteligente que puede multiplicar sus ramas, hundir más lejos sus raíces y producir flores y frutos cada día más exquisitos». Quién sabe si en un futuro podríamos, a través de nuestra adaptabilidad neuronal, ser capaces de contar con un sexto sentido.
Imágenes | Wikipedia, Nature Communications
