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Cómo activar un iPad con el patrón cerebral de una rata

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Investigadores de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla y la Universidad Autónoma de Barcelona han identificado en ratas un patrón neuronal, unas señales eléctricas del cerebro asociadas a comportamientos cognitivos, con el que se puede generar un estímulo táctil en un iPad. Los resultados se pueden aplicar en interfaces cerebro-máquina, sistemas de gran interés para que personas con dificultades físicas puedan comunicarse con el exterior.

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SINC | | 13 junio 2017 12:13

<p>Una rata toca un estímulo táctil que aparece en una pantalla de iPad. El estímulo ha sido generado con un patrón cerebral cognitivo de la rata. / <a href="http://divisiondeneurociencias.es/" target="_blank">División de Neurociencias</a> (UPO) y <a href="http://www.neuro-com.es/" target="_blank">Neuro-Com</a> (UAB).</p>

Una rata toca un estímulo táctil que aparece en una pantalla de iPad. El estímulo ha sido generado con un patrón cerebral cognitivo de la rata. / División de Neurociencias (UPO) y Neuro-Com (UAB).

Las interfaces cerebro-máquina representan una solución para que personas con dificultades físicas puedan comunicarse con su entorno físico y social. Ahora investigadores de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla y de la Universidad Autónoma de Barcelona han identificado un patrón funcional de la corteza prefrontal, asociado a procesos cognitivos, y lo han utilizado para activar la pantalla de un dispositivo táctil (una pantalla de iPad) en un experimento con ratas de laboratorio. El resultado se publica en The Journal of Neuroscience

El uso de la actividad neural cortical para tareas de condicionamiento operante se realiza desde hace décadas, aunque en este caso se utiliza un dispositivo patentado por los autores. El dispositivo permite la activación de cualquier instrumento del entorno a partir de señales eléctricas cerebrales específicas seleccionadas a voluntad.

Los resultados se pueden aplicar en interfaces cerebro-máquina, con los que personas con dificultades físicas pueden comunicarse con el exterior

En esta investigación los autores trabajaron con señales cerebrales eléctricas que permiten activar la presentación de estímulos en la pantalla táctil de un iPad. A su vez, los animales experimentales deben tocar dichos estímulos presentados en el iPad para obtener una recompensa y realizar, de este modo, correctamente la tarea. 

Las ratas aprenden a elevar la frecuencia del patrón neuronal 

Uno de los resultados más interesantes de esta investigación es que las ratas aprendieron a aumentar la frecuencia del patrón de actividad neuronal seleccionado a lo largo de las sucesivas sesiones experimentales, con el fin de obtener la recompensa.

Los autores del trabajo demuestran también que el patrón seleccionado está relacionado con procesos cognitivos y no con actividades motoras o comportamentales, lo que significa un importante avance en el diseño de interfaces cerebro-máquina. Otro resultado de interés es que el patrón cerebral seleccionado no modificó sus propiedades funcionales tras ser usado como activador de un aprendizaje asociativo.

Corteza prefrontal produce patrones oscilatorios

Los investigadores explican que la corteza prefrontal (un área cerebral particularmente relacionada con procesos y estados mentales) tiene la capacidad de producir un patrón oscilatorio que las ratas pueden generar para controlar su entorno. 

Desde el punto de vista de la investigación, es beneficioso utilizar las conclusiones de este trabajo para avanzar en el área, cada vez más real, de las interacciones entre los cerebros y las máquinas. 

El trabajo ha sido desarrollado por los investigadores Samuel Hernández-González, Agnès Gruart y José María Delgado-García, de la División de Neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide y por Celia Andreu-Sánchez y Miguel Ángel Martín-Pascual, del grupo Neuro-Com de la Universitat Autònoma de Barcelona. El estudio ha contado con el apoyo económico del Ministerio de Economía (MINECO), de la Junta de Andalucía y de la Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno.

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Tarea desarrollada por los sujetos. 1. La rata se aproxima al iPad. 2. La rata próxima al dispositivo, genera el patrón cerebral cognitivo seleccionado por los investigadores. Como consecuencia, un estímulo aparece en la pantalla del iPad. 3. La rata toca el iPad. 4. A continuación, acude al comedero a por la recompensa que acaba de obtener. 5. Se come la comida y vuelve a iniciar el ciclo. / www.divisiondeneurociencias.es (UPO) y Neuro-Com (UAB)

Referencia bibliográfica:

Samuel Hernández-González, Celia Andreu-Sánchez, Miguel Ángel Martín-Pascual, Agnès Gruart and José María Delgado-García. "A cognition-related neural oscillation pattern, generated in the prelimbic cortex, can control operant learning in rats". Journal of Neuroscience 23 May 2017, 3651-16; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3651-16.2017.

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Zona geográfica: España
Fuente: UPO-UAB

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