Control De Mono Paralizado Brazo Vía Cerebro

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Un enlace artificial entre el cerebro de un mono y la médula espinal permitía al animal recuperar el control de los músculos de sus brazos.

Un estudio reciente muestra que un mono parcialmente paralizado por una lesión en la médula espinal pudo controlar su brazo mediante un enlace externo entre su cerebro y la médula espinal.

Incluso después de una lesión en la médula espinal o un derrame cerebral, el cableado del sistema nervioso por encima y por debajo de la lesión puede permanecer intacto. Con eso en mente, los investigadores crearon una conexión eléctrica artificial entre el cerebro del mono lesionado y un área debajo de la parte dañada de su médula espinal. Esto permitió que el animal enviara señales neuronales a su médula espinal para comprometer los músculos de sus brazos. Los hallazgos fueron detallados en línea el jueves (11 de abril) en la revista Frontiers in Neural Circuits.

"En un futuro lejano, es concebible que se puedan obtener muchas señales en la corteza cerebral para desencadenar una gran cantidad de estimulación en diferentes sitios de la columna vertebral y comenzar a restaurar algunas funciones básicas como el agarre y el movimiento", dijo el coautor del estudio Eberhard Fetz. neurocientífico de la Universidad de Washington en Seattle, dijo a WordsSideKick.com. Pero Fetz agregó que la tecnología aún estaba muy lejos. [Dentro del cerebro: un viaje fotográfico a través del tiempo]

Enganchando a un mono

Estudios anteriores han demostrado que los monos pueden usar señales cerebrales para controlar la estimulación eléctrica de los músculos que se han paralizado temporalmente, pero al estimularlos directamente se les fatiga muy rápidamente. En el nuevo estudio, los investigadores estimularon la columna vertebral en lugar de los músculos, con la esperanza de restaurar un movimiento natural más coordinado en un mono macaco con una lesión de la médula espinal superior. Esa lesión paralizó parcialmente uno de sus brazos e hizo que el mono no pudiera mover sus dedos de forma independiente.

Los investigadores implantaron quirúrgicamente electrodos en la corteza motora y la corteza premotora del cerebro del mono, en áreas que controlan los movimientos de los brazos y las manos. También implantaron electrodos en la médula espinal del mono.

El macaco fue entrenado para mover un cursor en la pantalla de una computadora flexionando los músculos de la muñeca. Más tarde, el animal fue entrenado para mover el cursor solo con su mente, a través de señales registradas desde los electrodos en su cerebro. En contraste con algunos estudios previos que registraron neuronas individuales, este estudio registró la actividad combinada de grupos de neuronas.

Flexionando su muñeca

Al utilizar las señales registradas desde el cerebro para controlar la estimulación eléctrica de la médula espinal, los investigadores crearon un puente artificial entre las dos áreas. El mono pudo usar este puente para flexionar con éxito los músculos de su muñeca para conducir el cursor de la computadora.

En un mono con una lesión en la médula espinal, una conexión artificial filtra las señales cerebrales que activan un estimulador, que envía pulsos a la médula espinal para controlar el brazo del animal.

En un mono con una lesión en la médula espinal, una conexión artificial filtra las señales cerebrales que activan un estimulador, que envía pulsos a la médula espinal para controlar el brazo del animal.

Crédito: Figura como se publicó originalmente en Nishimura Y, Perlmutter S y Fetz E (2013) Restauración del movimiento de las extremidades superiores mediante conexiones corticospinales artificiales y musculoespinales en un mono con lesión de la médula espinal. Frente. Circuitos neuronales 7:57. doi: 10.3389 / fncir

A continuación, los investigadores tomaron las débiles señales eléctricas de los músculos en el brazo parcialmente paralizado del mono y los devolvieron a la médula espinal, creando un bucle auto-reforzado.

Aunque estos hallazgos fueron solo en un mono, sugieren que las conexiones artificiales entre el cerebro y la médula espinal podrían restablecer el control de las extremidades luego del daño a la médula espinal, dijo Fetz. Depende del tipo de lesión y de la cantidad de control que este método puede lograr, dijo, pero es una prueba de concepto de que una conexión cerebro-espina dorsal como esta podría funcionar.

"Es un pequeño paso, pero sin duda un paso en la dirección correcta", dijo el neurocientífico Lee Miller, de la Northwestern University, quien no participó en el estudio. Los movimientos que se demuestran son muy simples, dijo Miller, pero "en última instancia, la estimulación de la médula espinal puede ser prometedora".

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Suplemento De Vídeo: Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it.




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