Neurotecnología

Las neurotecnologías  son cualquier tecnología que tiene un impacto fundamental en cómo las personas entienden el cerebro y varios aspectos de la conciencia , la actividad mental, las funciones mentales superiores . También incluye tecnologías que permiten a los investigadores y médicos visualizar el cerebro y están diseñadas para mejorar y corregir la función cerebral.

Fundamentos

El campo de las neurotecnologías tiene medio siglo de antigüedad, pero ha alcanzado su madurez solo en los últimos 20 años. Un desarrollo clave fue el advenimiento de la neuroimagen , que permitió a los científicos observar el trabajo del cerebro directamente durante los experimentos. Las neurotecnologías han tenido un impacto significativo en la sociedad, aunque su presencia es tan sutil que pocos notan su omnipresencia. Desde productos farmacéuticos hasta escáneres cerebrales, las neurotecnologías afectan directa o indirectamente a casi toda la población de los países desarrollados , ya sean medicamentos para la depresión , el insomnio , el trastorno por déficit de atención con hiperactividad , los fármacos antineuróticos o los escáneres para el cáncer, la recuperación de un accidente cerebrovascular .y mucho más.

A medida que la industria se desarrolle, permitirá a la sociedad controlar y utilizar muchas de las capacidades del cerebro que afectan la personalidad y el estilo de vida. Tecnologías bastante comunes ya están tratando de hacer esto; juegos como Brain Age [1] y programas como Fast ForWord [2] que tienen como objetivo mejorar la función cerebral pertenecen a la categoría de las neurotecnologías.

En la actualidad, la ciencia puede describir casi todos los aspectos de la estructura y el funcionamiento del cerebro. Ayuda a controlar la depresión , la hiperactividad, el insomnio y más. En terapia, puede ayudar a las víctimas de accidentes cerebrovasculares a mejorar la coordinación motora, mejorar la función cerebral, reducir las convulsiones epilépticas , ayudar a los pacientes con trastornos del movimiento ( Parkinson , Huntington , ALS ) e incluso ayudar a aliviar el dolor fantasma [3] . Los avances en neurotecnología prometen muchos métodos nuevos para la rehabilitación de pacientes que experimentan problemas neurológicos. La revolución neurotecnológica dio lugar a la iniciativa Década del Pensamiento , lanzada en 2007 [4] . También permite identificar los mecanismos por los cuales la mente y la conciencia nacen en el cerebro .

Tecnología moderna

Visualización

La resonancia magnética nuclear (RMN) se utiliza para escanear las estructuras topológicas e icónicas del cerebro, así como para visualizar la actividad cerebral. La aplicación de la resonancia magnética tiene implicaciones de gran alcance en las neurociencias. Es una piedra angular en el estudio del pensamiento, especialmente desde el advenimiento de la resonancia magnética funcional (fMRI) [5] . La resonancia magnética funcional mide la dependencia de la activación de las regiones cerebrales del aumento de los niveles de oxígeno. La tecnología permite construir un mapa de vínculos asociativos entre diferentes partes y regiones del cerebro, incluida la identificación de nuevas áreas y regiones. Gracias a la resonancia magnética funcional, los pacientes pueden ver en tiempo real cómo reacciona su cerebro a los estímulos, y así recibir retroalimentación visual [6] .

La tomografía computarizada (TC) es otra tecnología de escaneo cerebral que se ha utilizado desde la década de 1970. Aunque en el mundo académico muchas de las funciones de la TC ahora se están trasladando a la RM, la primera todavía se utiliza en entornos sanitarios para detectar actividad y daños cerebrales. Usando rayos X, los científicos capturan marcadores radiactivos en el cerebro que indican puntos de actividad como una herramienta para hacer conexiones en el cerebro, así como también identifican muchas lesiones/enfermedades que pueden causar daño a largo plazo al cerebro (como aneurismas o cáncer ). ) [5] .

La tomografía por emisión de positrones (PET) es otra modalidad de imagen que se ajusta para capturar marcadores que emiten radiación de positrones (como la glucosa) [5] . La PET se usa cada vez más porque permite identificar procesos metabólicos: las áreas problemáticas del cerebro consumen más glucosa.

Estimulación magnética transcraneal

La estimulación magnética transcraneal (TMS) es esencialmente una estimulación magnética directa del cerebro. Dado que las corrientes eléctricas y los campos magnéticos están íntimamente relacionados, el impacto de los impulsos magnéticos en áreas específicas del cerebro le permite obtener un efecto predecible [7] . Esta área de investigación actualmente está recibiendo mucha atención debido al beneficio potencial de una mejor comprensión de esta tecnología [8] .

Micropolarización

La micropolarización es una forma de neuroestimulación que utiliza una corriente continua de bajo voltaje que se envía directamente a la región de interés a través de pequeños electrodos. Originalmente fue desarrollado para ayudar a los pacientes con daño cerebral, como derrames cerebrales. Sin embargo, la investigación sobre el uso de la micropolarización en adultos sanos ha demostrado que la técnica puede aumentar la cognición para una variedad de tareas, según la región del cerebro que se estimule. La micropolarización se ha utilizado para mejorar las habilidades lingüísticas y matemáticas (aunque una forma puede ralentizar el aprendizaje matemático [9] ), desarrollar la atención, mejorar la memoria [10] y la coordinación.

Medidas en la superficie del cráneo

La electroencefalografía (EEG) es un método no invasivo para medir la actividad de las ondas cerebrales. Se coloca una serie de electrodos alrededor de la cabeza para captar señales eléctricas. El EEG se suele utilizar cuando se trabaja en estado de sueño, ya que existen patrones de ondas característicos asociados con las diferentes etapas del sueño [5] . La electroencefalografía es fundamental para el estudio de cómo descansa el cerebro. Clínicamente, los EEG se utilizan para estudiar la epilepsia, así como los accidentes cerebrovasculares y los tumores cerebrales.

La magnetoencefalografía (MEG) es otro método para medir la actividad cerebral que mide los campos magnéticos generados por las corrientes eléctricas en el cerebro. La ventaja de MEG sobre EEG es que los campos magnéticos están más localizados, lo que permite un mejor seguimiento de la respuesta de diferentes partes del cerebro, así como la detección de sobreexcitación (como en el caso de ataques epilépticos).

Implantes

Un neuroimplante es cualquier dispositivo utilizado para controlar o regular la actividad cerebral. Actualmente hay varios implantes disponibles para uso clínico en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Los neuroimplantes más comunes son los estimuladores cerebrales profundos ( DBS ), que se utilizan para la estimulación eléctrica en áreas paralizadas del cerebro. Se sabe que la enfermedad de Parkinson es causada por parálisis del ganglio basal , y la DBS se ha convertido recientemente en la forma preferida de tratamiento, aunque la investigación sobre la eficacia de la DBS sigue siendo relevante [11] .

neuromodulacionuna dirección relativamente nueva que combina el uso de neuroimplantes y neuroquímica. Este método se basa en la idea de que el cerebro puede ser regulado por varios factores (estimulación metabólica, fisiológica, eléctrica), cuya acción puede ser modulada por dispositivos implantados en la red neuronal. Este método aún se encuentra en etapa de investigación. Para su aplicación exitosa, es necesario crear dispositivos que provoquen la menor reacción negativa posible del cuerpo. Esto es lo que hace la química superficial de los implantes neurales ..

Terapia celular

Los científicos están comenzando a explorar el uso de células madre en el cerebro , que recientemente se han encontrado en varios sitios. Las células madre se han utilizado con éxito en experimentos en cerebros de niños que sufrieron traumatismos en el nacimiento y en personas mayores con enfermedades degenerativas. Las células madre ayudan a animar al cerebro a producir nuevas células y hacer más conexiones entre las neuronas.

Productos farmacéuticos

Los productos farmacéuticos juegan un papel importante en mantener estable la química cerebral y son las neurotecnologías más utilizadas. Fármacos como la sertralina , el metilfenidato y el zolpidem actúan como reguladores químicos del cerebro (ver neuropsicofarmacología para más detalles).).

Estimulación con campos magnéticos débiles

Estimulación con campos magnéticos débilesahora se está estudiando como un tratamiento para la depresión en la Escuela de Medicina de Harvard , y anteriormente fue considerado por Glenn Bell [12] , Andrew Marino [13] y otros investigadores.

Tecnologías del futuro

El futuro de la neurotecnología no radica tanto en qué nuevos métodos aparecerán, sino en qué áreas de aplicación de las tecnologías habrá. Por lo tanto, la resonancia magnética funcional se está investigando actualmente como un método de terapia del dolor. Al recibir retroalimentación sobre la función cerebral durante los ataques de dolor, los pacientes pueden reducir los síntomas del dolor [6] . Se han realizado estudios para probar la eficacia de la IRMf para la detección del engaño [14] . Con el mismo fin, se estudiaron las posibilidades del EEG [15] . La TMS se está probando para crear posibles tratamientos para pacientes con trastornos de la personalidad, epilepsia, trastorno de estrés postraumático , migraña y otros trastornos cerebrales [8] . Además, se ha demostrado que las tomografías por emisión de positrones tienen una precisión del 93 % para detectar la enfermedad de Alzheimer [16] .

Con respecto a las células madre, los estudios han demostrado que la gran mayoría del cerebro no se recupera o se recupera con mucha dificultad [17] , pero al mismo tiempo, algunas partes del cerebro tienen buenas capacidades regenerativas (especialmente el hipocampo y los bulbos olfativos) [18] . Gran parte de la investigación sobre el sistema nervioso central se dedica a encontrar formas de mejorar las cualidades regenerativas del cerebro. Existen métodos que mejoran las funciones cognitivas y aumentan el número de vías neuronales [2] , pero no permiten la rápida propagación de las células nerviosas en el cerebro. Muchos científicos están tratando de implantar andamios en pacientes con lesión de la médula espinal que promuevan el crecimiento de axones (porciones de células nerviosas capaces de transmitir señales eléctricas), para que los pacientes comiencen a recuperar la capacidad de moverse o sentir [19] . El potencial de las tecnologías es muy amplio, al mismo tiempo, muchas de las tecnologías aún se encuentran en la etapa de investigación de laboratorio [20] . Algunos científicos se muestran escépticos acerca de las posibilidades de las células madre, creyendo que las prótesis eléctricas tienen más posibilidades de resolver problemas médicos como la pérdida de audición o la parálisis [21] .

Se están estudiando los sistemas de administración de medicamentos para mejorar la vida de las personas que padecen trastornos cerebrales que no pueden tratarse de otra manera. El cerebro tiene una barrera muy fuerte que evita que ciertas drogas de la sangre entren al cerebro y pasen de la sangre al cerebro. Enfermedades como la meningitis requieren que los médicos inyecten fármacos directamente en la médula espinal porque los fármacos apropiados no pueden atravesar la barrera hematoencefálica [22] . Se están realizando investigaciones sobre nuevas formas en que los medicamentos ingresan al cerebro a través del suministro de sangre, ya que el medicamento es mucho más fácil de inyectar en el torrente sanguíneo que en la columna vertebral. Se están explorando nuevas tecnologías, como la nanotecnología , con el propósito de la administración selectiva de fármacos, pero no están exentas de inconvenientes. Si las partículas del fármaco son demasiado grandes, serán metabolizadas por el hígado; al mismo tiempo, las porciones pequeñas no darán un efecto terapéutico. Además, se debe tener en cuenta el tamaño del poro capilar, ya que partículas demasiado grandes pueden tapar el orificio e impedir que fluya suficiente fármaco hacia el cerebro [23] . Otra dirección es la creación de transporte mediado por receptores, que neutraliza los receptores en el cerebro que mantienen la barrera hematoencefálica [24] . Existe la suposición de que esta barrera puede ser eliminada por ultrasonido [25] . El objetivo final de los sistemas de administración de medicamentos es desarrollar un método que maximice la cantidad de medicamento administrado a las regiones cerebrales objetivo con la menor degradación posible en el torrente sanguíneo.

La neuromodulación se está utilizando actualmente para pacientes con trastornos del movimiento, aunque también se están realizando investigaciones para aplicar la tecnología a otros trastornos. Recientemente, se han realizado investigaciones sobre el tema de que si DBS puede ayudar con la depresión, entonces también tiene el potencial para tratar varios trastornos en el cerebro [21] . Hasta ahora, DBS se ha visto limitado por su alto costo [11] . Se está creando una nueva versión de DBS, que ha evolucionado hacia una nueva dirección llamada optogenética [20] . La optogenética involucra la estimulación cerebral profunda, combinando fibra óptica y terapia génica . Los cables de fibra óptica están diseñados para ser iluminados por corriente eléctrica y se puede agregar una proteína a una neurona bajo la influencia de estímulos luminosos [25] . La neuromodulación tiene una amplia gama de aplicaciones, pero el efecto de su uso suele ser temporal. El objetivo es maximizar la duración del efecto DBS. Otra forma de aplicar la neuromodulación sería crear interfaces cerebro-computadora que permitan a las personas paralizadas transmitir sus pensamientos a la pantalla de una computadora [26] .

Ética

Células madre

La ética del uso de células madre embrionarias ha sido controvertida en los Estados Unidos y en otras partes del mundo. La principal ventaja de utilizar células madre embrionarias es que se pueden adaptar a casi cualquier tipo de célula. Los descubrimientos de Shinya Yamanaka sobre nuevas formas de crear células madre inducidas redujeron la intensidad de la discusión [27] . Al mismo tiempo, las células inducidas pueden conducir potencialmente a la formación de tumores benignos y, por regla general, no sobreviven bien en condiciones naturales (en un cuerpo vivo) [28] .

Aplicaciones militares

Los gobiernos siempre han utilizado nuevas neurotecnologías, desde detectores de mentiras y tecnologías de realidad virtual hasta rehabilitación y comprensión de la psique. Hasta el 12 % de los soldados estadounidenses regresan de Irak y Afganistán con trastorno de estrés postraumático (TEPT) [29] . Al combinar productos farmacéuticos y neurotecnologías, algunos investigadores han encontrado formas de reducir el "miedo" y teorizan que los resultados podrían aplicarse al tratamiento del TEPT [30] . La realidad virtual es otra tecnología que ha recibido mucha atención por parte de los militares. Podría usarse para entrenar mejor a los soldados.

Privacidad

Finalmente, las neurotecnologías pueden revelar algo que las personas suelen mantener en secreto: lo que piensan. A pesar de los grandes beneficios del desarrollo de las neurotecnologías, científicos y políticos deberían reflexionar sobre las posibles consecuencias para la " libertad cognitiva ". El término es importante para muchos círculos preocupados por los objetivos del progreso en neurotecnología (ver neuroética ). Mejoras continuas como la lectura de " mindprints "o la detección de mentiras mediante EEG o fMRI, pueden dar lugar a toda una gama de asociaciones desagradables, aunque la aplicación completa de estas tecnologías permanece durante muchos años [31] . Algunos especialistas en ética también están preocupados por el uso de TMS; temen que esta tecnología pueda usarse para alterar a los pacientes de formas no deseadas [8] .

Véase también

Notas

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  3. ↑ Doidge N. El cerebro que se cambia a sí mismo: Historias de triunfo personal desde las fronteras de la ciencia del cerebro . - Viking Press , 2007. - 427 p. — ISBN 978-8178241753 .
  4. ↑ "La década de la mente" Archivado el 4 de octubre de 2015 en Wayback Machine .
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Literatura

Lectura sugerida