Al agarrar un objeto, nuestras neuronas van cambiando sus patrones de activación de forma coordinada.

Estirar el brazo para alcanzar la taza de café y llevarla a la boca todas las mañanas puede parecer una tarea sencilla. Sin embargo, cuando hacemos esto y, en general, cuando agarramos cualquier objeto, nuestro cerebro está haciendo un gran trabajo de coordinación neuronal. En el pasado, se creía que acciones como esta se relacionaban al trabajo individual de grupos específicos de neuronas.

No obstante, una investigación reciente demostró que las neuronas responsables del control motor modifican su actividad de forma coordinada a medida que alcanzamos y aferramos algún objeto. Esto podría tener implicaciones en el desarrollo de prótesis que permitan realizar movimientos complejos.

La forma en que una neurona procesa la información nunca es la misma

Nuestro cerebro coordina las acciones de forma conjunta a la hora de alcanzar algún objeto

Desde el año de 1980, los investigadores se han dedicado a estudiar cómo trabaja el cerebro cuando alcanzamos y aferramos objetos con nuestras manos. Estos movimientos, por más simples y automáticos que parezcan, esconden todo un trabajo de coordinación neuronal que da pistas sobre el funcionamiento del control motor a nivel cerebral.

Así, se creía que este tipo de movimientos se lograban gracias a poblaciones separadas de neuronas en el cerebro que cumplían tareas específicas. Es decir, mientras unas neuronas se encargaban de unos movimientos, otras células cerebrales se encargaban de otras tareas.

Por ejemplo, se planteaba que alcanzar y agarrar un objeto se manejaba de forma simultánea a partir de dos vías independientes a nivel cerebral; una encargada de los movimientos del brazo y otra responsable del control manual.

No obstante, los resultados de un estudio reciente podrían contradecir estos planteamientos. Para estudiar esto, los investigadores emplearon microelectrodos que les permitieron examinar de cerca el funcionamiento neuronal en la corteza motora del cerebro mientras los animales sujetos a estudio alcanzaban y manipulaban objetos.

Posteriormente, usando métodos innovadores de análisis de datos, se descubrió que las neuronas cambian sus patrones de activación en función de los movimientos realizados con el objetivo de alcanzar y agarrar un objeto.

Es decir, los mismos grupos de neuronas, en lugar de dedicarse a tareas independientes, cambiaban su funcionamiento dependiendo del movimiento realizado. Esto significa que las neuronas, en lugar de dedicarse a tareas particulares, trabajan de forma colectiva, llevando a cabo diversas funciones según sea el caso.

Estos patrones de activación neuronal podrían aprovecharse para el desarrollo de prótesis inteligentes

Estos resultados podrían ser usados para diseñar prótesis inteligentes.

A modo de síntesis, los investigadores descubrieron que las neuronas responsables de los movimientos necesarios para estirar el brazo y alcanzar un objeto con las manos funcionan de forma distinta a lo planteado tradicionalmente. En este sentido, se proponía que cada movimiento implicaba vías neuronales distintas, pues cada grupo de neuronas se encargaba de una tarea particular.

No obstante, tras el estudio, se demostró que las neuronas motoras van cambiando sus patrones de actividad, coordinando sus funciones, de acuerdo a los movimientos realizados. Esto podría tener importantes implicaciones en el diseño de prótesis inteligentes para las personas que han perdido alguna extremidad.

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Así, podrían diseñarse interfaces cerebro-computadora basadas en la actividad eléctrica cerebral para controlar prótesis, tal como brazos mecánicos. Específicamente, los resultados enfatiza la necesidad de basar estos mecanismos en sofisticados algoritmos de inteligencia artificial que interpreten los cambios en los patrones de funcionamiento neuronal.

Finalmente, los investigadores proponen el desarrollo de sistemas de decodificación de la actividad neuronal que permitan el reconocimiento de patrones como estos, a fin de utilizar la información para el desarrollo de innovadores dispositivos de asistencia.

Referencia: Condition-Dependent Neural Dimensions Progressively Shift during Reach to Grasp, (2018). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.11.057

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