Los ingenieros usan un dispositivo del tamaño de un confeti para cambiar el tono de un pájaro cantor y mejorar la comprensión del habla humana
Un pájaro cantor con un implante activo capaz de estimular las neuronas del cerebro para afectar el tono del canto. Los pájaros cantores son una de las pocas especies que comparten la capacidad de los humanos para aprender nuevas vocalizaciones, lo que los hace ideales para ayudar a los científicos a mejorar su comprensión del habla humana. Crédito: Universidad de Arizona
Los ingenieros de la Universidad de Arizona han creado un pequeño dispositivo inalámbrico para cambiar rápidamente el tono de los cantos de los pájaros adultos, con el objetivo de comprender mejor la comunicación y el habla en el cerebro humano.
Las regiones del cerebro humano responsables del habla y la comunicación mantienen nuestro mundo en funcionamiento permitiéndonos hacer cosas como hablar con amigos, pedir ayuda en caso de emergencia y presentar información en reuniones.
Sin embargo, la comprensión científica de cómo funcionan estas partes del cerebro es limitado. En consecuencia, el conocimiento sobre cómo mejorar desafíos como los impedimentos del habla o la adquisición del lenguaje también es limitado.
Usando un implante inalámbrico ultraligero, un equipo de la Universidad de Arizona está investigando pájaros cantores, una de las pocas especies que comparten la capacidad de los humanos para aprender nuevas vocalizaciones para mejorar la comprensión científica del habla humana. Hoy se publicó un artículo sobre su trabajo en la revista Nature Communications.
«Usando nuevos métodos de diseño de antenas y electrónica optimizada, pudimos reducir drásticamente los dispositivos en comparación con las versiones existentes, a aproximadamente un tercio de del tamaño de una moneda de diez centavos y tan delgado como una hoja de papel», dijo el autor principal Jokubas Ausra, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en el Laboratorio Gutruf, donde se crearon los dispositivos.
Hay varias formas en que el dispositivo se puede utilizar para estudiar el vínculo entre el comportamiento cerebral y la vocalización. Puede monitorear al ave en busca de ligeros cambios de temperatura que indiquen cuándo es más probable que un ave cante. Usando una técnica llamada optogenética, los investigadores pueden modular grupos de neuronas en las regiones del cerebro utilizadas para el canto de los pájaros. En este estudio, el equipo encontró que el control remoto de neuronas específicas durante el canto de los pájaros usando su dispositivo único hizo que el canto cambiara de tono.
«Estamos entusiasmados de expandir la caja de herramientas de los neurocientíficos y esperamos permitir muchos estudios interesantes que descifrar los principios de funcionamiento del cerebro», dijo el autor principal Philipp Gutruf, profesor asistente de ingeniería biomédica y becario Craig M. Berge en la Facultad de Ingeniería de UArizona.
El Gutruf Lab ha desarrollado otros dispositivos ligeros inalámbricos utilizados para monitorear la actividad cerebral en roedores, pero la capacidad de las aves para moverse en el espacio 3D representa un desafío adicional. Este diminuto dispositivo permite que las aves se muevan sin restricciones, un avance logrado gracias a la gestión cuidadosa de la energía enviada de forma inalámbrica al implante.
«Debido al tamaño pequeño y al peso ligero, las aves pueden moverse libremente y vivir permanentemente con el implante sin afectar su comportamiento o salud, lo que abre muchas posibilidades para estudiar la base de la comunicación vocal», dijo la coautora principal Julie Miller, profesora asistente de neurociencia y ciencias del habla, lenguaje y audición en UArizona.
El próximo objetivo del equipo es expandir las capacidades del dispositivo para registrar también la actividad de las neuronas. Esto podría permitir a los investigadores visualizar la actividad cerebral durante el aprendizaje y la interpretación de canciones para obtener una comprensión más profunda de los mecanismos cerebrales subyacentes.
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Arrojando luz sobre el funcionamiento interno del cerebro Más información: Jokubas Ausra et al. Herramientas inalámbricas de neuromodulación y grabación multimodal totalmente implantables y sin batería para pájaros cantores, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22138-8 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad de Arizona Cita: Los ingenieros usan un dispositivo del tamaño de confeti para cambiar el pájaro cantor tono, mejorar la comprensión del habla humana (2021, 31 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-confetti-sized-device-songbird-pitch-human.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.