Ciencia y Tecnologia
publicado em 28/02/2013 às 16h10:00
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Foto: Katie Zhuang/Mguel Nicolelis/Duke University
Foto: IINN-ELS
Foto: Duke University
Equipo creado el Investigador Carolina Kunicki para la investigación en IINN-ELS Miguel Nicolelis, quien dirigió el estudio.
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Equipo creado el "supuesto cerebro-cerebro interface" que conecta directamente los cerebros de dos ratones para que puedan comunicarse
Investigador Carolina Kunicki para la investigación en IINN-ELS
Miguel Nicolelis, quien dirigió el estudio.

Estudio dirigido por el brasileño neurocientífico Miguel Nicolelis, investigador en el Centro de Neuroingeniería de la Duke University (EE.UU.), y los investigadores del Instituto Internacional de Neurociencias (IINN-ELS) Navidad (Brasil), se describe el funcionamiento del primer cerebro-cerebro interfaz que permite transferencia directa, en tiempo real, de la información sensorial y motor entre los cerebros de ratas. La investigación fue publicada en la revista científica, el jueves (28).

Los investigadores han vinculado los cerebros de los animales en Durham, Carolina del Norte (EE.UU.), el otro en el Laboratorio IINN-ELS, en Natal, Rio Grande do Norte (Brasil).

Según el estudio, la conquista puede permitir, en el futuro, la conexión de cerebros múltiples para formar lo que los investigadores calificaron la primera "computadora orgánica", lo que permite el intercambio de información entre el motor y grupos sensoriales de los animales.

"Nuestros estudios anteriores con interfaces cerebro-máquina nos han convencido de que el cerebro es mucho más plástico de lo que pensábamos", dijo Nicolelis. En esos experimentos, el cerebro fue capaz de adaptarse fácilmente a aceptar los estímulos de dispositivos fuera del cuerpo e incluso aprender a procesar la luz infrarroja generada por un sensor artificial. Entonces, la pregunta que guió este estudio fue: ya que el cerebro puede asimilar señales de sensores artificiales, que podría ser también asimilar la información generada por los sensores procedentes de un organismo diferente "?.

<b> ratas entrenadas </ b>

Para probar esta hipótesis en una serie de experimentos, los investigadores primero pares de ratas entrenadas para resolver un problema sencillo: pulse la palanca correcta desató cuando una luz indicadora encima de la palanca para conseguir un poco de agua. Después de que se conecta cerebros de los animales a través de dos matrices de microelectrodos insertados en el área de la corteza motor que procesa la información.

Un animal del doble del animal fue designado como "codificador". Este animal recibió una señal visual de que la prensa informó que la palanca para obtener una recompensa neto. Desde este ratón "encoder" pulsa la palanca correcta, una muestra de la actividad cerebral que codifica la decisión de comportamiento se tradujo en un patrón de estimulación eléctrica, la cual fue enviada directamente al cerebro del animal segundos del dúo, conocido como el animal " Decoder ". El decodificador ratón tenía los mismos tipos de palancas en la cámara, pero no ha recibido ninguna señal visual que indica que se debe presionar la palanca de cambio de una recompensa. Por lo tanto, para presionar la palanca correcto y recibir la recompensa que deseara, el decodificador de ratón dependía de la señal transmitida por el codificador a través de la interfaz cerebro-cerebro.

Luego, los investigadores realizaron pruebas para determinar qué tan bien el decodificador animal podría decodificar la señal de cerebro de ratón codificador para seleccionar la palanca correcta. En promedio, el decodificador de rata obtenido una tasa de éxito de alrededor del 70 por ciento, solo ligeramente inferior a la tasa máxima posible de éxito del 78 por ciento, que los investigadores se consideró posible. Esta tasa máxima es lo que los investigadores encontraron que podían obtener cuando se transmiten señales eléctricas directamente al decodificador de cerebro de ratón normal, que no había sido generado por el codificador.

<b> Colaboración </ b>

Es importante destacar que la comunicación prevista por esta interfaz cerebro-cerebro (BTBI) fue duplicada. Por ejemplo, la rata recibió una recompensa de codificador no es completa si el decodificador ratón hecho una elección equivocada. El resultado de esta contingencia peculiar llevado a la creación de una colaboración "de comportamiento entre el par de ratas, dijo Nicolelis.

"Hemos visto que cuando la rata hizo un decodificador de error, el codificador básicamente cambiado tanto su función del cerebro y del comportamiento de la manera que sea más fácil para ajustar su pareja"

"Hemos visto que cuando el ratón hizo un error decodificador, codificador básicamente cambiado tanto su función del cerebro y de la conducta, con el fin de hacer más fácil para su pareja para batear", dijo Nicolelis. El codificador mejorado ratón señal / ruido de la actividad cerebral que representaba la decisión, y la señal se hizo más limpio y más fácil de detectar. El codificador ratón también tomó una decisión más rápida y limpia en la elección correcta de la palanca a la prensa.

Invariablemente, cuando el codificador se hacer estos ajustes, el decodificador tomó la decisión correcta con más frecuencia, de modo que ambos podrían una mejor recompensa. "En una segunda serie de experimentos con este BTBI, los investigadores entrenados pares de ratas para distinguir entre un hueco estrecho o usando sus bigotes faciales grandes. Si la abertura era estrecha, las ratas tenían que poner su nariz en una puerta en el lado izquierdo de la cámara para recibir una recompensa. Cuando la abertura es más amplio, tenían que poner su nariz en la puerta lado derecho. Así, los investigadores dividieron los ratones en los codificadores y decodificadores. decodificadores fueron entrenadas para asociar pulsos de estimulación eléctrica de la corteza con una recompensa táctil presente en el lado izquierdo, mientras que la ausencia de estimulación debe ser indicada por la colocación de los animales nariz directamente en la puerta. Durante los intentos en la que el codificador detecta la anchura de la abertura y la elección transmitida al cerebro decodificador, el decodificador

logró una tasa de éxito de alrededor del 65 por ciento, significativamente mayor que la esperada por casualidad.

Ratones <b> decodificadores </ b>

Después de una serie de experimentos, los investigadores demostraron que las parejas de ratas, conectados en dos continentes, todavía podrían trabajar juntos en la tarea de discriminación táctil, tomando ventaja de una interfaz cerebro-cerebro.

"Así que mientras los animales están en diferentes continentes, con retrasos de transmisión y la señal resultante ruidoso, todavía eran capaces de comunicarse", dijo el padre Miguel Vieira, estudiante postdoctoral y primer autor del estudio. "Esto sugiere que en el futuro podamos crear una red de cerebros de animales distribuidos en varios lugares diferentes."

Nicolelis concluyó que "estos experimentos mostraron que hemos establecido un enlace de comunicación directa entre el cerebro y sofisticados y que el cerebro funciona como un decodificador patrón de reconocimiento del dispositivo. Así que, básicamente, estamos creando una especie de ordenador orgánico. Este equipo resuelve un rompecabezas diferente de cabeza de una máquina de Turing ", dijo. Una "máquina de Turing" es el modelo de ordenador clásico utilizado por todos los equipos comerciales, en los que un equipo opera los datos utilizando un conjunto predeterminado de instrucciones, también conocido como un algoritmo para llegar a una solución.

"Pero en este caso, no estamos introduciendo instrucciones, pero sólo una señal que representa una decisión por el codificador del ratón, que se transmite al cerebro del decodificador animal, usted tiene que encontrar la manera de resolver el rompecabezas. Así que, básicamente, crea una sistema nervioso central que consta de dos cerebros de ratas. " Nicolelis observó que, en teoría, este sistema no se limita a un par de los animales, pero podrían incluir una red de cerebros que se denomina "BraiNet".

Brain <b> red "</ b>

Los investigadores de Duke y IINN ELS-Ahora estamos trabajando en diversos experimentos con animales para unirse en cooperación para resolver tareas conductuales más complejos. Nicolelis originalmente introdujo el concepto de una red cerebral "en su libro Our Very Aparte I: La Neurociencia Nueva vinculación de cerebros y máquinas y cómo puede cambiar nuestras vidas (Cia das Letras, 2011).

"Ni siquiera podemos predecir qué tipo de propiedades emergentes surgen cuando los animales empiezan a interactuar como parte de un BraiNet. Teóricamente, se podría imaginar que la combinación de los cerebros podrían proporcionar soluciones a los cerebros individuales no pueden lograr por sí solo." Esta conexión a podría significar que un animal incorporar el sentido del "yo" de otro animal, dijo. "De hecho, nuestros estudios de descodificadores ratones en estos experimentos mostraron que el decodificador cerebro comenzó a actuar en su corteza táctil no sólo son propietarias de la trama, pero también el codificador ratón bigotes. Detectadas neuronas corticales que respondieron a ambos conjuntos de patillas , lo que significa que el ratón ha creado una segunda representación de un segundo cuerpo que el original. " Estudios básicos de esos ajustes pueden dar lugar a un nuevo campo que Nicolelis llama "neurofisiología de la interacción social".

mcostand
Brain-to-brain interface transmits brain activity directly from one rat to another

"Para entender la interacción social, que podríamos grabar de cerebros de los animales mientras están socializar y analizar cómo el cerebro se adapta, por ejemplo, cuando un nuevo miembro se introduce en la colonia, dijo.

<b> Video </ b>

Fuente: Isaude.net
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