Investigadores del ejército desarrollan nuevas formas de estimular el cerebro
Crédito: CC0 Dominio público
Para los científicos del Ejército, el objetivo de la investigación en neurociencia es investigar el funcionamiento interno del cerebro humano para avanzar en la comprensión científica y mejorar el desempeño de los soldados.
Los investigadores aplicaron recientemente nuevas técnicas para modificar la actividad cerebral. Estas técnicas no solo se utilizan para caracterizar y estudiar redes complejas, como las de telecomunicaciones o redes sociales, sino que describen cómo interactúan entre sí los diferentes nodos o elementos de la red: regiones cerebrales en neurociencia o individuos en redes sociales.
El Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., en colaboración con socios académicos, colaboró en un estudio de neuroestimulación, en el que modificaron la actividad cerebral de manera segura y no invasiva y luego caracterizaron la dinámica de la respuesta del cerebro a esta modificación. Esta investigación proporciona parte del conocimiento fundamental para futuras tecnologías que algún día podrían acelerar los procesos cognitivos. La revista Network Neuroscience publicó los descubrimientos recientes.
Los investigadores del laboratorio, los Dres. Javier García, Steven Thurman y Jean Vettel, junto con investigadores de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de California, Irvine, investigaron preguntas fundamentales sobre cómo el procesamiento local en el cerebro armoniza con la dinámica global mediante la detección dinámica de la comunidad en señales cerebrales que cambian rápidamente.
«Una región del cerebro flexible es aquella que se relaciona fácilmente con otras regiones y/o redes del cerebro», dijo García. «Al unir estos métodos y técnicas, encontramos que hay efectos locales (región estimulada) y globales (en todo el cerebro) precisos y medibles que recorren patrones oscilatorios comunes en el cerebro, a menudo implicados en tareas relacionadas con la visión, la atención y el control motor. nos acerca un poco más a aprovechar el poder de la neuroestimulación para la modificación del comportamiento».
Los investigadores combinaron técnicas y métodos nuevos y diferentes para agregar a la novedad de su descubrimiento.
«La primero es la neuroestimulación, que utiliza estimulación magnética transcraneal y electroencefalografía simultáneas», dijo García. «[Esto] es un tipo de neuroestimulación que provoca un campo magnético cambiante cerca de su cuero cabelludo, que a su vez induce corriente en cualquier cuerpo conductor que esté junto a él, en este caso, es su cerebro».
La corriente eléctrica que se inyecta de forma no invasiva en el cerebro y luego interrumpe la descarga neuronal en la región estimulada, pero no está claro qué tipo de efectos no locales aguas abajo producirá esta estimulación, dijo.
«Este método y los métodos relacionados a menudo son controvertidos porque a menudo es muy difícil determinar qué efecto conductual se debe realmente a la estimulación, y dada la variedad de protocolos de estimulación, a menudo es difícil determinar la especificidad del efecto», dijo García. «En nuestra investigación, lo mantuvimos simple y pulsamos cuatro regiones relacionadas con la atención y el procesamiento visual cada cuatro o más segundos».
Combinaron esta estimulación con EEG, que mide la corriente eléctrica que emana del cerebro a través del cuero cabelludo e inspeccionó los efectos de la estimulación.
«Los efectos de este tipo específico de estimulación no duran más de un segundo», dijo García. «Para observar los efectos en el cerebro de esta estimulación, utilizamos algunos enfoques de ciencia de redes, específicamente detección de comunidad dinámica».
Esta investigación respalda la investigación actual del laboratorio en Equipos de Autonomía Humana y el objetivo de proporcionar productos de conocimiento fundamental para permitir futuras neurotecnologías de equipos adaptativos.
«Como parte de la investigación humana básica para el laboratorio, a menudo observamos las asociaciones entre la fisiología y el comportamiento, tal vez encontrando que una red cerebral puede estar asociada con un determinado comportamiento o desempeño óptimo dentro de una tarea limitada», dijo García. «Este tipo de investigación respaldará futuras neurotecnologías adaptativas que pueden usarse en equipos de autonomía humana donde se pueden predecir y evitar errores de comportamiento o podría permitir que un agente no humano tenga habilidades metacognitivas sintéticas para saber cómo se desempeñará un miembro del equipo en situaciones particulares y evaluar el desempeño individual y del equipo».
Esta investigación va un paso más allá y proporciona algunos conocimientos fundamentales que pueden permitir que un robot empuje neuronalmente al cerebro para quizás preparar a un individuo para una próxima tarea cuando un se necesita un resultado particular.
«Aunque tecnológicamente estamos bastante lejos de este escenario, la investigación fundamental que mide el impacto de los empujones sutiles de la inyección eléctrica en el cerebro es necesaria para lograr este tipo de equipo de autonomía humana neurotecnologías», dijo García.
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Cómo la estimulación eléctrica reorganiza el cerebro Más información: Javier O. Garcia et al, Las reconfiguraciones dentro de comunidades resonantes de regiones cerebrales después de TMS revelan diferentes escalas de procesamiento, Network Neuroscience ( 2020). DOI: 10.1162/netn_a_00139 Proporcionado por The Army Research Laboratory Cita: Los investigadores del ejército desarrollan nuevas formas de estimular el cerebro (14 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/ 2020-05-army-ways-nudge-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.