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Biomedicina

Los cascos que leen la mente están más cerca gracias a esta investigación capaz predecir el canto de un pájaro

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El equipo sabe qué canción va a cantar el pinzón cebra 30 milisegundos antes de que lo haga, gracias a una combinación de electrodos y aprendizaje automático. El siguiente paso será aplicar esta información para seguir avanzando en la búsqueda de un aparato que lea el pensamiento humano

  • por Antonio Regalado | traducido por Patricia R. Guevara
  • 23 Octubre, 2017

Este año, los emprendedores de Silicon Valley (EEUU) se han fijado un nuevo y audaz objetivo: crear un dispositivo para leer el cerebro que permita a la gente enviar texto con la mente y sin esfuerzo (ver Los planes de ciencia ficción de Facebook para teclear con la mente y oír con la piel). En abril, Elon Musk anunció una nueva y secreta compañía de interfaces cerebrales llamada Neuralink (ver Musk no inventará la telepatía en una década, pero puede que sí más tarde). Días después, el CEO de Facebook, Mark Zuckerberg, afirmó que "las interfaces cerebrales directas van a permitir, con el tiempo, que podamos comunicarnos sólo con la mente". La compañía ya tiene 60 ingenieros trabajando en el asunto.

Es un objetivo ambicioso, y hay razones para pensar que no va a suceder a corto plazo. Pero el sueño está mucho más cerca de convertirse en realidad para un pequeño pájaro de pico anaranjado, el pinzón cebra (Taeniopygia guttata).

Un ingenioso trabajo del investigador de la Universidad de California en San Diego (UCSD) en EEUU Timothy Gentner y sus estudiantes ha construido una interfaz cerebral ajustada a su canto que calcula lo que va a cantar una fracción de segundo antes de que lo haga.

La investigación, publicado en el sitio web bioRxiv, detalla: "Descodificamos el canto de los pájaros directamente desde su actividad neuronal". El equipo, que incluye al experto en aves argentino Ezequiel Arneodo, llama al sistema el primer prototipo de "un descodificador de señales de comunicación complejas y naturales de la actividad neuronal". Un enfoque similar podría impulsar los avances hacia una interfaz de pensamiento humano a texto, dicen los investigadores.

Los científicos dicen que pueden predecir la canción de un pinzón directamente de su actividad cerebral.Foto: Los científicos dicen que son capaces de predecir la canción de un pinzón directamente a partir de su actividad cerebral.

El cerebro de un pájaro cantor no es demasiado grande, pero sus vocalizaciones son similares al habla humana, lo que convierte a estas aves en favoritas para los científicos que estudian la memoria y la cognición. Sus canciones son complejas y, al igual que el lenguaje humano, las aprenden de un pájaro mayor.

El investigador de los Institutos Nacionales de Salud en EEUU Makoto Fukushima ha utilizado interfaces cerebrales para estudiar los gruñidos y arrullos más simples de los monos, y dice que la mayor variabilidad del canto de los pájaros hace que este nuevo estudio tenga "importantes implicaciones para su aplicación en el habla humana".

Las interfaces cerebrales actuales que se han probado en los seres humanos, en su mayoría, rastrean señales neuronales que reflejan los movimientos imaginarios del brazo de una persona. Estas señales pueden usarse para mover un robot o dirigir un cursor para señalar letras muy lentamente. Así que la idea de un casco o implante cerebral que pueda captar sin esfuerzo lo que alguien intenta decir sigue quedando aún muy lejos.

Pero no es estrictamente imposible, como muestra el nuevo estudio. El equipo utilizó electrodos de silicio en aves despiertas para medir la actividad eléctrica de sus neuronas en una parte del cerebro llamada núcleo sensorial-motor, donde nacen "los comandos que dan forma a la producción de la canción aprendida".

El experimento empleó una red neuronal, un tipo de aprendizaje automático. Los investigadores alimentaron el programa tanto con el patrón de disparo neuronal como con la canción real que resultó, con sus paradas, comienzos y el cambio de frecuencias. La idea era entrenar al software para que emparejara ambos elementos, en lo que ellos denominaron "mapeo del espectro neuronal de la canción".

La principal innovación del equipo fue simplificar la traducción del cerebro al canto al incorporar un modelo físico sobre cómo los pinzones hacen ruido. Las aves no tienen cuerdas vocales como la gente; en su lugar, disparan el aire sobre una superficie vibrante en su garganta, llamada siringe. Piense en cómo puede hacer un gemido agudo colocando dos pedazos de papel juntos y soplando en el borde.

En su informe, el equipo afirma que puede predecir lo que el ave cantará unos 30 milisegundos antes de hacerlo.

Los pájaros cantores son un importante modelo de investigación. En Neuralink de Elon Musk, los ornitólogos estuvieron entre los primeros contratados. El truco de los investigadores de la UCSD de centrarse en detectar los movimientos musculares detrás del habla también puede ser un avance clave.

Facebook ha dicho que espera que la gente pueda escribir directamente desde sus cerebros a 100 palabras por minuto, enviando mensajes privados cuando quieran. Un dispositivo capaz de leer los comandos que su cerebro envía a los músculos mientras usted está ocupado en expresiones subvocales (habla silenciosa) es probablemente mucho más realista que uno que lea "pensamientos".

Gentner y su equipo esperan que sus pinzones ayuden a conseguirlo. La investigación detalla: "Hemos demostrado una [interfaz cerebro-máquina] para una señal de comunicación compleja, utilizando un modelo animal para el habla humana. Nuestro enfoque también proporciona un valioso campo de pruebas para los dispositivos biomédicos de prótesis del habla". En otras palabras, estamos un poco más cerca de enviar mensajes de texto desde nuestro cerebro.

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