26 septiembre 2014

Ratas con parálisis vuelven a caminar con comandos enviados a la médula espinal


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Image: Gregoire Courtine

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Científicos de los EE.UU. han hecho que ratas paralizadas puedan volver a caminar al enviarles impulsos eléctricos a sus médulas espinales para imitar los comandos que normalmente son enviados por el cerebro. Un ensayo en humanos sería el siguiente objetivo.
Un equipo de la la Escuela Politécnica Federal de Suiza ha restaurado movimientos a ratas paralizadas por completo, lo que les permite caminar fluidamente sobre sus patas traseras, mientras que sus cuerpos superiores se apoyan en un pequeño arnés. La técnica consiste en el zapping de la médula espinal de la rata con pulsos eléctricos para reemplazar los comandos que normalmente son enviados por el cerebro, que se bloquean cuando la columna está gravemente dañada.
Los científicos suizos trabajaron con seis ratas paralizadas a las que colocaron electrodos flexibles en las partes bajas de sus médulas espinales cortadas. Un fármaco agonista de la serotonina se administró, lo que mejora la comunicación entre la médula espinal y las piernas, y luego las ratas se colocaron en un pequeño arnés sobre una cinta de correr. La recepción de impulsos eléctricos directamente a su médula espinal hizo que las ratas fueran capaces de dar más de 1.000 pasos, e incluso pudieron subir escaleras del tamaño de ratas. "Este es el primer sistema de control de bucle cerrado que realmente puede ajustar movimientos de las piernas en tiempo real, a pesar de la parálisis", dijo el neurocientífico Gregoire Courtine a Technology Review del MIT (
MIT’s Technology Review). La publicación de sus resultados en la revista Science Translational Medicine, el equipo espera juicio la técnica en seres humanos para ver si pueden replicar este resultado increíble. Otro estudio realizado por investigadores de la Universidad de Louisville y la Universidad de California, Los Angeles (UCLA), en los EE.UU. se ha visto a cuatro hombres paralizados han restaurado movimiento a sus caderas, las piernas y los pies de este año gracias a una técnica similar conocida como estimulación epidural . "A pesar de los movimientos logrados fueron modestos - y están a la altura de lo que permite a los hombres que caminan por su cuenta - la tecnología deja a ejercer sus piernas, que parecían restaurar algo de movimiento", dijo Humphries Courtine en Technology ReviewLa técnica de los Estados Unidos está lejos de ser perfecta - no sólo son los movimientos restringidos y poco coordinados, sino que los estimuladores eléctricos necesitan ser operados manualmente, que es donde la tecnología del equipo suizo puede hacer una mejora significativa, porque es más automatizado y operado de forma remota, además de que el software ha sido construido para ajustar constantemente los impulsos eléctricos para garantizar que estén sincronizados con movimientos rítmicos paso a paso. Esto le da a la rata un paseo estable, más equilibrado. "Lo mejor es que se podrá liberar a la persona que está siendo estimulado para que esa persona no tiene que tomar decisiones constantes", dijo el fisiólogo UCLA, V. Reggie Edgerton, desde el equipo de Estados Unidos a Technology Review. El equipo suizo espera probar su tecnología en un voluntario humano el próximo año, y si tiene éxito, se pasará a ensayos más amplios. También están mirando en ampliar las capacidades de esta tecnología a un día de permiten a los pacientes para controlar los impulsos eléctricos de estimulación de la columna vertebral utilizando sus pensamientos solo.
He aquí una charla TED dada por Courtine año pasado

Fuente:
MIT Technology Review



21 septiembre 2014

El cerebro toma decisiones incluso mientras dormimos.

Despierto y dormido. (Cortesía de Michael Halassa, M. D., PhD)
Full-size image (31 K)Por Thomas Andrillon y Sid Kouider 17 de septiembre
 

La idea de que durante el sueño nuestras mentes cerradas del mundo exterior es antigua y una que todavía está profundamente anclada en nuestra visión del sueño de hoy, a pesar de algunas experiencias de la vida cotidiana y los últimos descubrimientos científicos que tienden a probar que nuestro cerebro no lo hacen completamente desconectar de nuestro medio ambiente. Por el contrario, nuestro cerebro puede mantener la puerta ligeramente abierta. Por ejemplo, nos despertamos con más facilidad cuando escuchamos nuestro propio nombre o un sonido particularmente importantes, tales como un reloj despertador o una alarma de fuego en comparación con sonidos igualmente fuertes pero menos relevantes. En una investigación publicada en la revista Current Biology, fuimos un paso más allá para demostrar que los estímulos complejos no sólo puede ser procesado mientras dormimos, sino que esta información puede ser utilizada para tomar decisiones, de manera similar a cuando estamos despiertos. Nuestro enfoque es simple: Nos hemos basado en el conocimiento sobre cómo el cerebro automatiza tareas complejas de forma rápida. Conducir un coche, por ejemplo, requiere la integración de una gran cantidad de información
cantidad de informacióncantidad de información, al mismo tiempo, tomar decisiones rápidas y ponerlas en acción a través de secuencias motoras complejas. Y usted puede conducir todo el camino a casa sin recordar nada, como lo hacemos cuando decimos que estamos en "piloto automático". Cuando estamos dormidos, las regiones críticas del cerebro para prestar atención a la implementación o instrucciones son desactivado, por supuesto, lo que hace que sea imposible poner en marcha la realización de una tarea. Pero queríamos ver si los procesos continúan en el cerebro después de la aparición del sueño si los participantes en un experimento se les dio una tarea automatizada justo antes. Para ello, se realizó un experimento en el que nos dieron a los participantes a categorizar las palabras habladas que se han separado en dos categorías: las palabras que hacían referencia a los animales u objetos - por ejemplo "gato" o "sombrero", en un primer experimento; entonces las palabras reales como "martillo" contra pseudo-palabras (palabras que pueden pronunciarse pero se encuentran en ninguna parte en el diccionario) como "fabu" en un segundo. Se pidió a los participantes que indicaran la categoría de la palabra que oyeron pulsando un botón izquierda o derecha. Una vez que la tarea se hizo más automático, les pedimos que seguir respondiendo a las palabras, sino que también se nos permitía conciliar el sueño. Ya que estaban acostados en un cuarto oscuro, la mayoría de ellos se quedaron dormidos mientras que las palabras se están reproduciendo. Al mismo tiempo que supervisó su estado de vigilancia gracias a electrodos EEG colocan en su cabeza. Una vez que estaban dormidos, y sin perturbar el flujo de palabras que estaban oyendo, dimos nuestros participantes nuevos artículos de las mismas categorías. La idea aquí era para obligarlos a extraer el significado de la palabra (en el primer experimento) o para comprobar si una palabra era parte del léxico (en el segundo experimento) con el fin de ser capaz de responder. Por supuesto, cuando está dormido, los participantes dejaron de presionar botones. Así que con el fin de comprobar si sus cerebros todavía estaban respondiendo a las palabras, nos fijamos en la actividad en las áreas motoras del cerebro. Planificación para presionar un botón a su izquierda implica su hemisferio derecho y viceversa. Al observar la lateralización de la actividad cerebral en las áreas motoras, es posible ver si alguien está preparando una respuesta y hacia qué lado. La aplicación de este método a nuestros durmientes permitido mostrar que incluso durante el sueño, sus cerebros continuaron preparando de forma rutinaria para la derecha y la izquierda las respuestas de acuerdo con el significado de las palabras que estaban oyendo. Aún más interesante, al final del experimento y después se despertaron, los participantes no tenían memoria de las palabras que escucharon durante su sueño, aunque recordaron las palabras escuchadas mientras estaban despiertos muy bien. Así que no sólo hicieron que procesan información compleja mientras está completamente dormido, pero lo hicieron de manera inconsciente. Nuestro trabajo aporta nuevos datos acerca de la capacidad del cerebro para procesar la información mientras está dormido, sino también mientras está inconsciente. Este estudio es sólo el comienzo. Preguntas importantes aún no han sido contestadas. Si somos capaces de prepararse para las acciones durante el sueño, por qué es que no realizamos ellos? ¿Qué tipo de tratamiento puede o no se puede lograr por el cerebro dormido? Se pueden procesar oraciones o serie de sentencias? ¿Qué sucede cuando soñamos? Se incorporarían estos sonidos en el paisaje de ensueño? Pero lo más importante, nuestro trabajo revive esa fantasía milenaria de aprendizaje durante el sueño. Es bien sabido que el sueño es importante para consolidar la información aprendida previamente o que alguna forma básica de aprendizaje como condicionamiento puede tener lugar mientras estamos dormidos. Pero, ¿pueden las formas más complejas de aprendizaje se llevan a cabo y cuál sería el coste en términos de lo que sacrifica el cerebro tendría que hacer esto? El sueño es importante para el cerebro y la privación total de sueño conduce a la muerte después de aproximadamente dos a cuatro semanas. En efecto, debe tenerse en cuenta que el sueño es un fenómeno fundamental y universal a todos los animales. Hemos demostrado aquí que el sueño no es un estado de todo o nada, no que forzar nuestro cerebro para aprender y hacer cosas durante la noche sería en última instancia, beneficioso en el largo plazo.

Traducido con Google Translator del artículo del Washington Post "How your brain actually makes decisions while you sleep"

Referencia: 
Curr Biol. 2014 Sep 10. Inducing Task-Relevant Responses to Speech in the Sleeping Brain.Kouider S1, Andrillon T2, Barbosa LS2, Goupil L2, Bekinschtein TA3.