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Las ratas se comunican a través de chips cerebrales
Pares de ratas pueden comunicarse a través de chips cerebrales y colaborar para realizar una tarea, reporte investigadores en la actualidad Informes científicos. La actividad cerebral registrada en una rata se tradujo en un patrón de pulsos eléctricos que luego se transmitieron a otra rata que había sido entrenada para empujar una palanca en particular en respuesta a uno de los dos patrones de estimulación eléctrica en su cerebro. Las ratas también trabajaron juntas, dicen los investigadores. Si la segunda rata eligió la palanca incorrecta, entonces la primera rata cambiaría su función cerebral y su comportamiento en la siguiente prueba para que el roedor receptor tuviera más probabilidades de hacerlo bien, afirman los científicos.
Decisiones decisiones: Una rata con un implante de registro de actividad cerebral elige qué palanca presionar en respuesta a una luz LED.
La investigación fue dirigida por Miguel Nicolelis , un neurocientífico del Centro Médico de la Universidad de Duke, que describió previamente una interfaz cerebro-computadora a través de la cual un mono podía controlar a un robot andante (ver El poder del pensamiento) y otra configuración en la que un sentido virtual del tacto se alimentaba al cerebro de un mono. a través de una matriz de estimulación eléctrica (consulte Cómo dar a las prótesis un sentido del tacto). Un puñado de laboratorios ha logrado un progreso impresionante en la lectura y escritura del cerebro en los últimos años con el objetivo de ayudar a las personas paralizadas a recuperar la movilidad a través de la robótica controlada por el pensamiento. El año pasado, dos equipos de investigación informaron que los pacientes tetrapléjicos podían usar implantes cerebrales para controlar las extremidades de los robots (ver El chip cerebral ayuda a los cuadripléjicos a mover brazos robóticos con sus pensamientos y el paciente muestra nueva destreza con un brazo robótico controlado por la mente).
Pero el estudio de hoy, dice Nicolelis, no se trataba de mejorar la tecnología de interfaz cerebro-computadora para los pacientes, sino de explorar nuevas fronteras. Observamos la aparición de propiedades fisiológicas que no podíamos predecir antes de hacer esto, dice, señalando lo que él llama colaboración entre los cerebros de los dos animales.
En el experimento, Nicolelis y su equipo entrenaron a una rata para que eligiera entre una palanca del lado derecho o del lado izquierdo para empujar, dependiendo de cuál de los dos LED se encendiera. Si la rata empujaba la palanca correcta, tomaba un gratificante sorbo de agua. Los investigadores registraron la actividad eléctrica de la corteza motora de la rata, la región del cerebro que controla los movimientos, y tradujeron la actividad involucrada en empujar la palanca del lado derecho en muchos pulsos y empujar la palanca del lado izquierdo en menos pulsos. Estos pulsos se enviaron luego al implante en el cerebro de otra rata en una cámara separada. Esa rata había sido entrenada para responder a los patrones de pulso de una manera similar: más pulsos significaban empujar la palanca del lado derecho.
Sin ninguna señal de los LED en su jaula, la segunda rata pudo elegir la palanca correcta el 64 por ciento de las veces, momento en el cual ambas ratas obtendrían una recompensa de agua (la rata que envía información obtendría dos; la información que recibe rata obtendría solo uno). Cuando la segunda rata se equivocó, la primera lo notó, dice Nicolelis, porque no recibió una segunda recompensa. Entonces, en la siguiente prueba, la primera rata respondería más rápidamente a la señal LED y produciría una mayor cantidad de activación de neuronas relacionada con la tarea en comparación con el ruido cerebral de fondo, dice, lo que hizo que la segunda rata tuviera más probabilidades de elegir la palanca correcta. Esto es a lo que Nicolelis se refiere como colaboración.
Los investigadores también demostraron la comunicación de cerebro a cerebro con estimulación de bigotes en la primera rata. Como un gato, las ratas usan sus bigotes para determinar qué tan ancha es una abertura, y se puede entrenar a los roedores para que giren la cabeza hacia la izquierda o hacia la derecha, dependiendo de si un agujero en su jaula es estrecho. Al igual que en el primer experimento, la actividad cerebral de la primera rata se tradujo en un patrón particular de pulsos enviados a la segunda rata, que había sido entrenada para asomar la cabeza hacia la izquierda en respuesta a pulsos eléctricos y hacia la derecha en ausencia de pulsos. Con estas pruebas, la segunda rata eligió el lado correcto aproximadamente el 62 por ciento de las veces.
Con la prueba de bigotes, el equipo demostró que las ratas no necesitan estar en el mismo edificio, ni siquiera en el mismo continente, para colaborar. Una rata en Brasil en el Instituto Internacional de Neurociencia Edmond y Lily Safra de Natal envió señales cerebrales a una rata en el campus de Duke en Durham, Carolina del Norte.
Sin embargo, las decisiones binarias tomadas en las pruebas de ratas no están al día con lo que pueden hacer las interfaces cerebro-computadora en estos días, escribió la Universidad de Pittsburgh. Andrew Schwartz , un pionero en las interfaces cerebro-computadora del paciente, en un correo electrónico a Revisión de tecnología del MIT. Puede sonar como 'telepatía mental' y, por lo tanto, parece emocionante, pero cuando se mira con más atención, es muy simplista, escribió. Como canal de comunicación, podría pensar en un paciente encerrado que intenta comunicarse parpadeando, donde un parpadeo significa sí y no un parpadeo significa no. Este tipo de información podría transmitirse grabando desde una sola neurona en una rata y zumbando corriente eléctrica en la rata receptora. Si la rata siente el zumbido, significa que sí, sin zumbido significa que no.
Pero Nicolelis ve esta demostración como el comienzo de una nueva línea de investigación que podría conducir a una nueva forma de computación. Dice que su laboratorio está trabajando en enjambres de ratas que podrían compartir información motora y sensorial a través de interfaces cerebro a cerebro. Si unes los cerebros, podrías crear una máquina que no sea de Turing más poderosa, una computadora orgánica que computa por experiencia, por heurística, dice. Esa podría ser una arquitectura muy interesante para explorar.