Detalles de la vasculatura en el cerebro de un primate no humano, captados de forma no invasiva mediante ultrasonido funcional. Cr\u00e9dito: S. Norman \/ Caltech <\/p>\n
\u00bfQu\u00e9 sucede en su cerebro mientras se desplaza por esta p\u00e1gina? En otras palabras, \u00bfqu\u00e9 \u00e1reas de su cerebro est\u00e1n activas, qu\u00e9 neuronas est\u00e1n hablando con otras y qu\u00e9 se\u00f1ales env\u00edan a sus m\u00fasculos? <\/p>\n
La asignaci\u00f3n de la actividad neuronal a los comportamientos correspondientes es un objetivo importante para los neurocient\u00edficos que desarrollan interfaces cerebro-m\u00e1quina (BMI): dispositivos que leen e interpretan la actividad cerebral y transmiten instrucciones a una computadora o m\u00e1quina. Aunque esto pueda parecer ciencia ficci\u00f3n, los IMC existentes pueden, por ejemplo, conectar a una persona paralizada con un brazo rob\u00f3tico; el dispositivo interpreta la actividad neuronal y las intenciones de la persona y mueve el brazo rob\u00f3tico correspondientemente.<\/p>\n
Una limitaci\u00f3n importante para el desarrollo de BMI es que los dispositivos requieren cirug\u00eda cerebral invasiva para leer la actividad neuronal. Pero ahora, una colaboraci\u00f3n en Caltech ha desarrollado un nuevo tipo de IMC m\u00ednimamente invasivo para leer la actividad cerebral correspondiente a la planificaci\u00f3n del movimiento. Usando la tecnolog\u00eda de ultrasonido funcional (fUS), puede mapear con precisi\u00f3n la actividad cerebral de regiones precisas en lo profundo del cerebro con una resoluci\u00f3n de 100 micr\u00f3metros (el tama\u00f1o de una sola neurona es de aproximadamente 10 micr\u00f3metros).<\/p>\n
El nuevo fUS La tecnolog\u00eda es un paso importante en la creaci\u00f3n de BMI menos invasivos, pero a\u00fan altamente capaces.<\/p>\n
\u00abLas formas invasivas de interfaces cerebro-m\u00e1quina ya pueden devolver el movimiento a aquellos que lo han perdido debido a una lesi\u00f3n o enfermedad neurol\u00f3gica, \u00bb dice Sumner Norman, becario postdoctoral en el laboratorio de Andersen y coautor del nuevo estudio. \u00abDesafortunadamente, solo unos pocos elegidos con la par\u00e1lisis m\u00e1s severa son elegibles y est\u00e1n dispuestos a que se les implanten electrodos en el cerebro. El ultrasonido funcional es un nuevo m\u00e9todo incre\u00edblemente emocionante para registrar la actividad cerebral detallada sin da\u00f1ar el tejido cerebral. Superamos los l\u00edmites de la neuroimagen por ultrasonido y estaban encantados de que pudiera predecir el movimiento. Lo que es m\u00e1s emocionante es que fUS es una t\u00e9cnica joven con un enorme potencial; este es solo nuestro primer paso para llevar un IMC menos invasivo y de alto rendimiento a m\u00e1s personas\u00bb.<\/p>\n
El nuevo estudio es una colaboraci\u00f3n entre los laboratorios de Richard Andersen, James G. Boswell Profesor de Neurociencia y Presidente de Liderazgo y director del Centro de Interfaz Cerebro-M\u00e1quina de Tianqiao y Chrissy Chen en el Instituto de Neurociencia de Tianqiao y Chrissy Chen en Caltech; y de Mikhail Shapiro, profesor de ingenier\u00eda qu\u00edmica e investigador del Heritage Medical Research Institute. Shapiro es un miembro de la facultad afiliado al Instituto Chen.<\/p>\n
Un art\u00edculo que describe el trabajo aparece en la revista Neuron el 22 de marzo.<\/p>\n
En general, todas las herramientas para medir la actividad cerebral tienen inconvenientes. . Los electrodos implantados (electrofisiolog\u00eda) pueden medir con mucha precisi\u00f3n la actividad a nivel de neuronas individuales, pero, por supuesto, requieren la implantaci\u00f3n de esos electrodos en el cerebro. Las t\u00e9cnicas no invasivas como la resonancia magn\u00e9tica funcional (fMRI) pueden obtener im\u00e1genes de todo el cerebro, pero requieren maquinaria voluminosa y costosa. La electroencefalograf\u00eda (EEG) no requiere cirug\u00eda, pero solo puede medir la actividad a una resoluci\u00f3n espacial baja.<\/p>\n
El ultrasonido funciona emitiendo pulsos de sonido de alta frecuencia y midiendo c\u00f3mo esas vibraciones de sonido hacen eco en una sustancia, como varios tejidos de el cuerpo humano. El sonido viaja a diferentes velocidades a trav\u00e9s de estos tipos de tejidos y se refleja en los l\u00edmites entre ellos. Esta t\u00e9cnica se usa com\u00fanmente para tomar im\u00e1genes de un feto en el \u00fatero y para otras im\u00e1genes de diagn\u00f3stico.<\/p>\n
Un diagrama que ilustra c\u00f3mo se usa un nuevo tipo de ultrasonido para obtener im\u00e1genes de una regi\u00f3n de planificaci\u00f3n motora del cerebro en primates no humanos . La actividad neuronal que se muestra en esas im\u00e1genes del cerebro se decodific\u00f3 luego con un algoritmo de aprendizaje autom\u00e1tico para que se corresponda con los movimientos. Se demostr\u00f3 que este proceso predice con precisi\u00f3n los movimientos incluso antes de que sucedan. Cr\u00e9dito: S. Norman \/ Caltech <\/p>\n
El ultrasonido tambi\u00e9n puede \u00abescuchar\u00bb el movimiento interno de los \u00f3rganos. Por ejemplo, los gl\u00f3bulos rojos, como una ambulancia que pasa, aumentar\u00e1n de tono a medida que se acercan a la fuente de las ondas de ultrasonido y disminuir\u00e1n a medida que se alejan. La medici\u00f3n de este fen\u00f3meno permiti\u00f3 a los investigadores registrar peque\u00f1os cambios en el flujo sangu\u00edneo del cerebro de hasta 100 micr\u00f3metros (en la escala del ancho de un cabello humano).<\/p>\n
\u00abCuando una parte del cerebro se vuelve m\u00e1s activa, hay un aumento en el flujo sangu\u00edneo al \u00e1rea. Una pregunta clave en este trabajo fue: si tenemos una t\u00e9cnica como el ultrasonido funcional que nos brinda im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n de la din\u00e1mica del flujo sangu\u00edneo del cerebro en el espacio y en el tiempo, \u00bfhay suficiente informaci\u00f3n de esa imagen para decodificar algo \u00fatil sobre el comportamiento?\u00bb dice Shapiro. \u00abLa respuesta es s\u00ed. Esta t\u00e9cnica produjo im\u00e1genes detalladas de la din\u00e1mica de las se\u00f1ales neuronales en nuestra regi\u00f3n objetivo que no se pudieron ver con otras t\u00e9cnicas no invasivas como fMRI. Produjimos un nivel de detalle cercano a la electrofisiolog\u00eda, pero con un nivel mucho menos invasivo. procedimiento.\u00bb<\/p>\n
La colaboraci\u00f3n comenz\u00f3 cuando Shapiro invit\u00f3 a Mickael Tanter, pionero en ultrasonido funcional y director de Physics for Medicine Paris (ESPCI Paris Sciences et Lettres University, Inserm, CNRS), a dar un seminario en Caltech en 2015. Vasileios Christopoulos, ex becario postdoctoral del laboratorio Andersen (ahora profesor asistente en UC Riverside), asisti\u00f3 a la charla y propuso una colaboraci\u00f3n. Shapiro, Andersen y Tanter luego recibieron una subvenci\u00f3n de NIH BRAIN Initiative para continuar con la investigaci\u00f3n. El trabajo en Caltech fue dirigido por Norman, el ex becario postdoctoral del laboratorio Shapiro David Maresca (ahora profesor asistente en la Universidad Tecnol\u00f3gica de Delft) y Christopoulos. Junto con Norman, Maresca y Christopoulos son coautores del nuevo estudio.<\/p>\n
La tecnolog\u00eda se desarroll\u00f3 con la ayuda de primates no humanos, a quienes se les ense\u00f1\u00f3 a realizar tareas simples que implicaban mover los ojos o brazos en ciertas direcciones cuando se le presentan ciertas se\u00f1ales. A medida que los primates completaban las tareas, el fUS midi\u00f3 la actividad cerebral en la corteza parietal posterior (PPC), una regi\u00f3n del cerebro involucrada en la planificaci\u00f3n del movimiento. El laboratorio de Andersen ha estudiado el PPC durante d\u00e9cadas y previamente ha creado mapas de actividad cerebral en la regi\u00f3n utilizando electrofisiolog\u00eda. Para validar la precisi\u00f3n de fUS, los investigadores compararon la actividad de im\u00e1genes cerebrales de fUS con datos electrofisiol\u00f3gicos detallados obtenidos previamente.<\/p>\n
Luego, con el apoyo del Centro de Interfaz Cerebro-M\u00e1quina T&C Chen en Caltech, el equipo se propuso ver si los cambios dependientes de la actividad en las im\u00e1genes de fUS podr\u00edan usarse para decodificar las intenciones del primate no humano, incluso antes de que iniciara un movimiento. Luego, los datos de im\u00e1genes de ultrasonido y las tareas correspondientes se procesaron mediante un algoritmo de aprendizaje autom\u00e1tico, que aprendi\u00f3 qu\u00e9 patrones de actividad cerebral se correlacionaban con qu\u00e9 tareas. Una vez que se entren\u00f3 el algoritmo, se le presentaron datos de ultrasonido recopilados en tiempo real de los primates no humanos.<\/p>\n
El algoritmo predijo, en unos pocos segundos, qu\u00e9 comportamiento iba a tener el primate no humano. (movimiento ocular o alcance), direcci\u00f3n del movimiento (izquierda o derecha) y cu\u00e1ndo planeaban realizar el movimiento.<\/p>\n
\u00abEl primer hito fue demostrar que el ultrasonido pod\u00eda capturar se\u00f1ales cerebrales relacionadas con el pens\u00e9 en planificar un movimiento f\u00edsico\u00bb, dice Maresca, que tiene experiencia en im\u00e1genes de ultrasonido. \u00abLas im\u00e1genes de ultrasonido funcional logran registrar estas se\u00f1ales con 10 veces m\u00e1s sensibilidad y mejor resoluci\u00f3n que la resonancia magn\u00e9tica funcional. Este hallazgo es el n\u00facleo del \u00e9xito de la interfaz cerebro-m\u00e1quina basada en ultrasonido funcional\u00bb.<\/p>\n
\u00abActual Las interfaces cerebro-m\u00e1quina de alta resoluci\u00f3n utilizan conjuntos de electrodos que requieren cirug\u00eda cerebral, que incluye abrir la duramadre, la fuerte membrana fibrosa entre el cr\u00e1neo y el cerebro, e implantar los electrodos directamente en el cerebro, pero las se\u00f1ales de ultrasonido pueden atravesar la duramadre y cerebro de forma no invasiva. Solo se necesita implantar en el cr\u00e1neo una peque\u00f1a ventana transparente a los ultrasonidos; esta cirug\u00eda es significativamente menos invasiva que la requerida para implantar electrodos\u00bb, dice Andersen.<\/p>\n
Aunque esta investigaci\u00f3n se llev\u00f3 a cabo en primates no humanos, se est\u00e1 trabajando en colaboraci\u00f3n con el Dr. Charles Liu, un neurocirujano de la USC, para estudiar la tecnolog\u00eda con voluntarios humanos que, debido a lesiones cerebrales traum\u00e1ticas, han tenido una pieza de cr\u00e1neo removida. Debido a que las ondas de ultrasonido pueden pasar sin verse afectadas a trav\u00e9s de estas \u00abventanas ac\u00fasticas\u00bb, ser\u00e1 posible estudiar qu\u00e9 tan bien el ultrasonido funcional puede medir y decodificar la actividad cerebral en estos individuos. <\/p>\n
Explora m\u00e1s<\/p>\n
La ecograf\u00eda en el tratamiento de enfermedades cerebrales M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Neuron (2021). DOI: 10.1016\/j.neuron.2021.03.003 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Neuron <\/p>\n Proporcionado por el Instituto de Tecnolog\u00eda de California Cita<\/strong>: Lectura de mentes con ultrasonido: un m\u00e9todo menos invasivo t\u00e9cnica para decodificar las intenciones del cerebro (22 de marzo de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2021-03-minds-ultrasound-less-invasive-technique-decode.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Detalles de la vasculatura en el cerebro de un primate no humano, captados de forma no invasiva mediante ultrasonido funcional. Cr\u00e9dito: S. Norman \/ Caltech \u00bfQu\u00e9 sucede en su cerebro mientras se desplaza por esta p\u00e1gina? En otras palabras, \u00bfqu\u00e9 \u00e1reas de su cerebro est\u00e1n activas, qu\u00e9 neuronas est\u00e1n hablando con otras y qu\u00e9 se\u00f1ales … Continuar leyendo \u00abLectura de la mente con ultrasonido: una t\u00e9cnica menos invasiva para decodificar las intenciones del cerebro\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-17611","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/17611","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=17611"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/17611\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=17611"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=17611"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=17611"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}