Identifican tres nuevos tipos de ondas cerebrales gracias a una innovadora tecnología
MADRID, 6 Ago. (EUROPA PRESS) – Una nueva tecnología de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) permite ver el movimiento de la actividad eléctrica que viaja por el cerebro a través de ondas cerebrales.
Avances en la neurociencia
La tecnología, descrita en la revista Cell, utiliza dos instrumentos ópticos ultrasensibles que pueden detectar señales de proteínas genéticamente modificadas, conocidas como «indicadores de voltaje», revelando la actividad de las ondas cerebrales neuronales en ratones. Este avance, aunque limitado a animales de investigación, ya ha demostrado su potencial al descubrir tres nuevos tipos de ondas cerebrales que se mueven de formas nunca antes observadas.
Observaciones detalladas del cerebro
«Estamos obteniendo una visión muy amplia de las ondas que se propagan por el cerebro», comenta Mark J. Schnitzer, autor principal y profesor de biología y física aplicada en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Stanford. «Podemos observar múltiples áreas cerebrales a la vez y ver las ondas cerebrales que recorren la corteza, la capa más externa del tejido nervioso cerebral, con especificidad de tipo celular».
Diferencias con tecnologías anteriores
A diferencia de los electrodos, que utilizan electricidad para detectar puntos individuales de actividad cerebral, los instrumentos desarrollados por el equipo de Schnitzer emplean la óptica, una tecnología basada en la luz, para visualizar las ondas cerebrales a medida que viajan en tiempo real. Además, estos instrumentos pueden enfocarse en ondas asociadas a uno o dos tipos específicos de neuronas.
Historia y contexto de las ondas cerebrales
Los científicos han estado tratando de comprender las ondas cerebrales desde que fueron identificadas por primera vez en humanos hace más de un siglo por el médico alemán Hans Berger, quien utilizó electrodos en una versión temprana de un EEG (electroencefalografía). Actualmente, se sabe que las anomalías en estas ondas se asocian con diferentes tipos de enfermedades, como el párkinson, el alzhéimer, la epilepsia y la esquizofrenia.
Instrumentos innovadores: TEMPO
Este último desarrollo podría ayudar a resolver el problema de entender qué tipo de neurona impulsa cada tipo de onda. Resultado de más de una década de trabajo en técnicas ópticas llamadas TEMPO, este estudio demuestra el uso de dos nuevos instrumentos TEMPO que se complementan entre sí:
- Un sensor de fibra óptica, diez veces más sensible que las versiones anteriores, capaz de rastrear la actividad eléctrica en los cerebros de los ratones mientras realizan sus actividades normales.
- Un mesoscopio óptico que ofrece una imagen del cerebro de 8 mm de ancho y muestra la actividad neuronal en la mayor parte del neocórtex del ratón, la capa del cerebro responsable de funciones de alto nivel como la percepción y la cognición.
Descubrimientos sorprendentes
Con esta tecnología, los investigadores pudieron observar varias ondas nunca antes registradas, incluyendo dos tipos de ondas beta —ondas de mayor frecuencia asociadas con la actividad mental de alerta— que viajan en ángulos rectos entre sí. También se descubrió una onda theta, asociada con el procesamiento de la memoria, que viajaba no solo en una dirección, como se sabía anteriormente, sino también hacia atrás.
Implicaciones futuras en la inteligencia artificial
Pese a que aún no se sabe qué podría indicar esta nueva onda direccional, existe la teoría de que la onda theta podría estar «retropropagándose», similar a un mecanismo de aprendizaje utilizado por los modelos de inteligencia artificial. «Parece que el cerebro tiene un reloj interno que sincroniza la actividad neuronal, pero estas ondas viajeras también podrían reorganizar activamente los circuitos neuronales a grandes distancias, más allá de las conexiones locales», detalla el coautor principal Radoslaw Chrapkiewicz, director de ingeniería del laboratorio de Schnitzer. «Esto podría desempeñar un papel importante en futuros modelos de IA de inspiración biológica».
Conclusiones y futuro de la neurociencia
Es necesario realizar más investigaciones para comprender las implicaciones de estos hallazgos, pero la nueva tecnología probablemente abrirá muchos caminos en la neurociencia, así como en el desarrollo de inteligencia artificial. «Existen muchas aplicaciones muy importantes en el campo de la neurociencia para comprender la patología y las diferentes dinámicas cerebrales», concluye el científico investigador Simon Haziza, autor principal del estudio. «Apenas estamos arañando la superficie».
