El cerebro juega un papel crucial en casi todos los aspectos de la fisiologÃa. Controla el equilibrio, el movimiento, los pensamientos, las emociones, la función de los órganos, la coordinación, el lenguaje, la audición, los nervios y mucho más. Por lo tanto, el cerebro ha sido un foco de investigación en muchas enfermedades. Los cientÃficos e investigadores han encontrado diferentes formas de tratar áreas del cerebro para mejorar las condiciones de salud y también utilizar el cerebro como una herramienta para reducir los sÃntomas de diversas enfermedades. Un área interesante de investigación ha sido el uso de implantes cerebrales. ¿Qué son los implantes cerebrales, cómo se usan actualmente y cuáles son los planes para futuras aplicaciones de implantes cerebrales?
¿Qué son los implantes cerebrales?
También conocidos como chips cerebrales o implantes neurales, los implantes cerebrales se utilizan para estimular ciertos aspectos del sistema nervioso, dice Human Enhancement: Brain Chips. Los estudios sobre el uso de implantes nerviosos comenzaron en la década de 1970 por José Manuel RodrÃguez Delgado, profesor de Yale. Estos implantes funcionan estimulando estructuras dentro del sistema nervioso con circuitos eléctricos implantados. Esto puede estimular los sentidos, mejorar la función fÃsica y mejorar la memoria. Los implantes cerebrales se insertan perforando el cráneo y colocándolos en la parte del cerebro que controla el área afectada del cuerpo del paciente. Los implantes se unen a electrodos conectados a una baterÃa que se implanta quirúrgicamente debajo de la piel.
Una visión general de la estimulación cerebral profunda
La estimulación cerebral profunda, o DBS, es el término utilizado para describir lo que hacen los implantes cerebrales una vez que se colocan en el cuerpo. La ClÃnica Mayo describe cómo se implantan los electrodos en partes especÃficas del cerebro según la afección y los sÃntomas que desea que mejoren los implantes cerebrales. Estos envÃan impulsos eléctricos que evitan el tejido dañado y regulan los impulsos anormales. Alternativamente, los impulsos están dirigidos a afectar sustancias quÃmicas o células especÃficas en el cerebro. La estimulación cerebral profunda es ahora un tratamiento establecido para las personas con trastornos del movimiento y aquellas con algunas afecciones psiquiátricas. También está aprobado para tratar las convulsiones en personas con epilepsia difÃcil de tratar. Actualmente, el uso de la estimulación cerebral profunda como modalidad de tratamiento está reservado para aquellos que no pueden controlar sus sÃntomas con medicamentos.
¿Para qué se ha utilizado la estimulación cerebral profunda hasta ahora?
Aunque se están explorando los muchos usos potenciales de los implantes cerebrales y la estimulación cerebral profunda, existen ciertas condiciones en las que los cientÃficos han centrado su atención y han mostrado resultados en la efectividad del uso de implantes cerebrales. Estas condiciones incluyen:
- enfermedad de Parkinson
- distonÃa
- epilepsia
- trastorno obsesivo compulsivo
- temblor esencial
Ha habido excelentes resultados de los estudios sobre el uso de implantes cerebrales en estas condiciones, con muchos pacientes viendo una mejora significativa en muchos aspectos de su condición debido a la reducción de sus sÃntomas. Esto ha inspirado a los cientÃficos a expandir su investigación a otras condiciones que creen que mejorarán con el uso de la estimulación cerebral profunda. Algunas de las condiciones a las que los cientÃficos ahora están dirigiendo su atención son:
- busca
- demencia
- esclerosis múltiple
- dolor crónico
- depresión
- recuperación de un derrame cerebral
- enfermedad de Huntington
- lesión cerebral traumática
- SÃndrome de Tourette
Los riesgos de la estimulación cerebral profunda
La estimulación cerebral profunda se considera mÃnimamente invasiva y segura. Sin embargo, existen algunos riesgos asociados con este procedimiento. Algunos de ellos son:
- sangrado en el cerebro
- perdida de cables
- infección
- la raza
- embargo
- problemas del corazón
Mejorar el tratamiento de la enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson fue una de las primeras áreas de investigación para los cientÃficos. Descubrieron que el uso de este tratamiento redujo muchos de los sÃntomas más comunes pero debilitantes de la enfermedad de Parkinson. Estos incluyeron mejoras en el equilibrio, la coordinación, los temblores, los movimientos del cuello y la forma de andar. Sin embargo, los cientÃficos ahora están buscando formas de adaptar sus métodos para mejorar aún más la vida de las personas con la enfermedad de Parkinson.
Implantes cerebrales que estimulan la memoria
Según NBC News, una de las principales áreas de investigación sobre los usos futuros de los implantes cerebrales es el potencial para estimular la memoria. Este es un tema en el que muchos cientÃficos de todo el mundo están trabajando actualmente. A principios de 2018, dos equipos separados de investigadores informaron resultados positivos en la mejora de la memoria después de la cirugÃa de implante cerebral. Uno de los equipos estuvo dirigido por el Dr. Robert Hampson, neurocientÃfico de la Escuela de Medicina de Wake Forest. Describió sus hallazgos como un gran avance en la demostración de la posibilidad de usar implantes cerebrales para restaurar la función de la memoria en humanos.
La investigación, financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, tiene como objetivo descubrir formas en que los implantes cerebrales pueden mejorar la vida de los soldados estadounidenses que han sufrido una lesión cerebral traumática. Sin embargo, la investigación es un paso importante hacia el uso de implantes cerebrales para una variedad de propósitos, incluida la mejora de las capacidades cognitivas de las personas con enfermedad de Alzheimer. También podrÃa ayudar a reducir el deterioro mental que es una parte natural del proceso de envejecimiento.
El lÃder del otro equipo es el Dr. Michael Kahana, profesor de psicologÃa de la Universidad de Pensilvania. Ha descrito cómo la investigación les ayudará a decodificar el cerebro y hacer que los datos sean utilizables. Kahana y su equipo también obtuvieron resultados positivos, ya que el 15 por ciento de sus sujetos obtuvieron mejores puntajes en las pruebas de memoria después de recibir un implante cerebral. Ha habido cierta preocupación ética sobre la colocación de implantes cerebrales en personas solo para probar si mejorarÃa la función de la memoria debido a los riesgos potenciales involucrados. Sin embargo, ambos equipos evitaron este problema al realizar su investigación con personas con epilepsia que ya estaban preparadas para recibir un implante cerebral.
La posibilidad de los sintetizadores de voz.
La investigación sobre los posibles usos de los implantes cerebrales también se ha extendido al lenguaje. Los cientÃficos creen que es posible utilizar implantes cerebrales como sintetizadores de voz. Esto marcarÃa una gran diferencia en la vida de aquellos que han perdido la capacidad de hablar o tienen un impedimento grave del habla. Según Technology Review, la investigación se centra en el uso de implantes cerebrales para descifrar la mente de las personas. Las redes neuronales artificiales pueden convertir estos pensamientos en un lenguaje comprensible.
Gracias al uso de la resonancia magnética, los cientÃficos saben desde hace décadas que ciertas partes del cerebro se activan al hablar o escuchar. El problema para los investigadores fue encontrar una manera de traducir los pensamientos en palabras. Un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia tiene la tarea de desarrollar un sistema que combine un sintetizador de voz con aprendizaje profundo. Utilizaron personas que ya estaban programadas para recibir implantes para la epilepsia para realizar su investigación. Los investigadores registraron la actividad cerebral de los sujetos mientras escuchaban oraciones. Basándose en la actividad cerebral, la inteligencia artificial decodifica los pensamientos del voluntario. Luego, un sintetizador de voz verbaliza los pensamientos con una voz robótica.
El resultado fue que la voz del robot era correcta y comprensible el 75 por ciento de las veces. La desventaja de esta tecnologÃa es que actualmente no se usa mucho. Esto requiere que el cerebro de cada individuo se decodifique por separado, por lo que la tecnologÃa debe configurarse para cada persona, y eso lleva tiempo. Sin embargo, es un gran paso hacia el uso de implantes cerebrales para ayudar a quienes ya no pueden comunicarse debido a parálisis u otros problemas de salud. Los investigadores continúan trabajando en esto.
Avances en afinar la mente con implantes cerebrales
Uno de los mayores avances en el uso de implantes cerebrales es que ahora pueden apuntar y personalizar áreas especÃficas del cerebro. La Fundación Kavli entrevistó a varios neurocientÃficos para analizar las posibles aplicaciones futuras de los implantes cerebrales. Uno de los entrevistados fue Brian Litt, director del Centro de NeuroingenierÃa y Terapéutica de la Universidad de Pensilvania. Su área de interés es la fabricación de electrodos flexibles y dispositivos implantables para detectar y suprimir las convulsiones en pacientes con epilepsia. También está interesado en utilizar la computación en la nube con implantes cerebrales.
Litt dice que la investigación y los avances ahora significan que pueden tratar partes especÃficas del cerebro, en lugar de tratar el cerebro como un todo. Esto significa que ahora pueden adaptar el proceso para tratar un sÃntoma especÃfico o solo enfocarse en un área del cuerpo. También señala que aún se está trabajando para identificar las funciones de diferentes nervios, diseñar mejores implantes y encontrar formas no quirúrgicas de colocar implantes y baterÃas.
Otro especialista entrevistado fue José Carmena, profesor de ingenierÃa eléctrica y neurociencias de la Universidad de California-Berkeley. También es codirector del Centro de IngenierÃa Neural y Prótesis de la Universidad de California, San Francisco. Una de sus principales áreas de investigación fue la implantación de microsensores, método que ayudó a desarrollar. También es investigador del proyecto SUBNETS.
Carmena destaca cómo ahora pueden usar tecnologÃa como la luz para apuntar a partes especÃficas del cerebro, pero esto se hace inyectando un virus que modifica células especÃficas, y esto sigue siendo problemático. Carmena dijo que tales avances solo han sido posibles gracias a las nuevas tecnologÃas y la investigación en curso. Esto les ha permitido apuntar a diferentes áreas del cerebro para ayudar a las personas que tienen problemas con el control y el movimiento de sus músculos. Señala que es particularmente útil en el tratamiento de personas que están paralizadas por una lesión.
El uso de tejido vivo.
Los cientÃficos también están buscando formas de hacer que los implantes cerebrales sean menos invasivos y reducir algunos de los riesgos de usarlos para tratar sÃntomas de enfermedades debilitantes. Una forma en que creen que pueden hacer esto es usando tejido vivo en lugar de cables sintéticos. Kacy Cullen es profesora asociada de neurocirugÃa en la Universidad de Pensilvania, dice Neo.Life. Cullen es uno de los investigadores que actualmente trabaja en el desarrollo de implantes de tejido vivo. Utiliza la ingenierÃa de tejidos para crear hilos tridimensionales de células cerebrales que sirvan como electrodos vivos. Las ventajas de usarlos son que son más suaves y se adhieren al tejido cerebral vivo en lugar de dañar el tejido cerebral.
¿Todas las aplicaciones de implantes cerebrales son buenas?
No todos los usos de los implantes cerebrales pueden tener éxito, y muchos se consideran poco éticos. El Daily Mail informó que los implantes cerebrales que se usan actualmente para tratar la enfermedad de Parkinson tienen el potencial de comercializarse y ser utilizados por empresas para robar la memoria de las personas y chantajearlas. Según su informe, los expertos creen que es posible…
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