الريــم
07-23-2022, 10:55 AM
Los cient?ficos han hackeado el cerebro de una mosca y manipulado sus neuronas para controlar a distancia sus movimientos. Mediante campos magnéticos modulados a voluntad, estimulan neuronas que en medio segundo desencadenan comportamientos inducidos. Una tecnolog?a que también se explora para seres humanos.
Investigadores de la Universidad de Rice, la Universidad de Duke, la Universidad de Brown y la Facultad de Medicina de Baylor, han controlado remotamente los movimientos de una mosca activando a distancia neuronas espec?ficas.
Esta tecnolog?a, que combina ingenier?a genética, nanotecnolog?a e ingenier?a eléctrica, activa los circuitos neuronales unas 50 veces m?s r?pido que la mejor tecnolog?a demostrada anteriormente para la estimulaci?n magnética de neuronas definidas genéticamente, seg?n los investigadores.
Para conseguirlo, utilizaron se?ales magnéticas para activar neuronas: eso les permiti? controlar la posici?n del cuerpo de las moscas de la fruta que se mov?an libremente por un recinto. Los resultados de este trabajo se publican en la revista Nature Materials.
Esta capacidad de activar células genéticamente seleccionadas en momentos precisos podr?a ser una herramienta poderosa para estudiar el cerebro, tratar enfermedades y desarrollar tecnolog?a de comunicaci?n directa entre el cerebro y la m?quina, seg?n los investigadores.
Magnetogenética
Todo este desarrollo se basa en la magnetogenética, una técnica biol?gica que implica el uso de campos magnéticos para controlar de forma remota la actividad celular.
Esta tecnolog?a, que usa la activaci?n de neuronas mediante campos magnéticos, podr?a aplicarse a casos de Parkinson, del Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) o incluso de la epilepsia, para sustituir los electrodos que se utilizan actualmente para la estimulaci?n cerebral profunda.
La tecnolog?a inal?mbrica desarrollada en esta investigaci?n para activar de forma remota circuitos cerebrales espec?ficos en moscas de la fruta consigue que la velocidad del control magnético remoto alcanzado se aproxime a la velocidad del cerebro, dando esperanza para terapias sin cirug?a.
Sin embargo, la activaci?n cronometrada de células espec?ficas no es algo totalmente nuevo, ya que se ha utilizado anteriormente para estudiar el cerebro, tratar enfermedades (estimulaci?n profunda para el Parkinson o la epilepsia) y desarrollar tecnolog?a de comunicaci?n directa cerebro-m?quina o cerebro-cerebro.
Jugando con el calor
Lo que es realmente significativo de la nueva investigaci?n es que aporta una forma original de controlar las neuronas con electroimanes: utiliza el calentamiento de nanopart?culas magnéticas introducidas en los canales i?nicos de las neuronas sensibles a la temperatura.
En concreto, los investigadores empezaron modificando genéticamente las moscas para que expresaran este canal i?nico sensible al calor espec?fico en algunas de sus neuronas: les inyectaron nanopart?culas de ?xido de hierro magnético, que pueden calentarse con un campo magnético.
Las neuronas seleccionadas para recibir esas nanopart?culas son las que hacen que las moscas extiendan parcialmente sus alas, cuando se plantean el apareamiento.
El recinto donde estaban las moscas estaba depositado sobre un electroim?n: el campo magnético que afecta a las moscas se altera mediante el flujo de una corriente eléctrica que llega al electroim?n a través de los los investigadores.
Cuando los investigadores activan el electroim?n con una carga eléctrica, el canal de iones implantado en las neuronas capta ese calor. Entonces el canal se abre y activa la neurona: la mosca extiende sus alas.
Un an?lisis del video de los experimentos comprob? que las moscas, con las modificaciones genéticas, adoptaron la postura de alas extendidas alrededor de medio segundo después del cambio del campo magnético.
Tecnolog?a cr?tica
Este desarrollo tiene miga, ya que sus pretensiones no se limitan a la mosca de la fruta, que es solo la prueba de concepto de una tecnolog?a m?s ambiciosa.
Jacob Robinson, el autor principal de esta investigaci?n, es al mismo tiempo el director del proyecto Magnetic, Optical And Acoustic Neural Access (MOANA), financiado por la DARPA para el desarrollo de una tecnolog?a de auriculares para la comunicaci?n no quir?rgica, inal?mbrica, de cerebro a cerebro, seg?n informa la misma universidad Rice en la que trabaja Robinson.
El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones espec?ficas del cerebro en humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar una cirug?a, explica Robinson.
M?s concretamente, el equipo de Robinson est? trabajando con el objetivo de restaurar parcialmente la visi?n de los pacientes ciegos mediante la estimulaci?n de partes del cerebro asociadas con la visi?n.
?Hay algo m?s?
Sin embargo, la realidad es que la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) es una agencia del Departamento de Defensa de Estados Unidos responsable del desarrollo de nuevas tecnolog?as para uso militar. Y es la que est? financiando también el proyecto de control cerebral remoto de la mosca de la fruta usando magnetogenética.
Uno de los objetivos declarados de DARPA es desarrollar un interfaz capaz de decodificar la actividad neuronal en la corteza cerebral y de reconducir esta actividad en el cerebro de otra persona, algo que de momento ya se ha conseguido con la mosca de la fruta.
“El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones espec?ficas del cerebro en humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar una cirug?a”, explica Robinson.
Conectados al cerebro de una rata
Pero no ha sido el ?nico intento. En 2019, cient?ficos chinos conectaron un cerebro humano con el cerebro de una rata y consiguieron que el roedor siguiera las indicaciones facilitadas por el cerebro humano para salir de un laberinto.
En 2021, investigadores de la Universidad de Miami desarrollaron nanopart?culas magnetoeléctricas (MENP) que, integradas en el torrente sangu?neo humano, pueden llegar al cerebro, registrar la actividad mental de una persona y traspasar esa informaci?n a un ordenador externo.
En ambos casos, la tecnolog?a empleada ha sido diferente, pero ning?n experimento previo ha llegado tan lejos en el intento de manipular el cerebro de otro ser vivo, con la finalidad de descubrir c?mo conseguirlo con seres humanos.
Referencia
Subsecond multichannel magnetic control of select neural circuits in freely moving flies. Charles Sebesta et al. Nature Materials (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-022-01281-7
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/tendencias21/hackean-cerebro-mosca-controlan-distancia-14137284)
Investigadores de la Universidad de Rice, la Universidad de Duke, la Universidad de Brown y la Facultad de Medicina de Baylor, han controlado remotamente los movimientos de una mosca activando a distancia neuronas espec?ficas.
Esta tecnolog?a, que combina ingenier?a genética, nanotecnolog?a e ingenier?a eléctrica, activa los circuitos neuronales unas 50 veces m?s r?pido que la mejor tecnolog?a demostrada anteriormente para la estimulaci?n magnética de neuronas definidas genéticamente, seg?n los investigadores.
Para conseguirlo, utilizaron se?ales magnéticas para activar neuronas: eso les permiti? controlar la posici?n del cuerpo de las moscas de la fruta que se mov?an libremente por un recinto. Los resultados de este trabajo se publican en la revista Nature Materials.
Esta capacidad de activar células genéticamente seleccionadas en momentos precisos podr?a ser una herramienta poderosa para estudiar el cerebro, tratar enfermedades y desarrollar tecnolog?a de comunicaci?n directa entre el cerebro y la m?quina, seg?n los investigadores.
Magnetogenética
Todo este desarrollo se basa en la magnetogenética, una técnica biol?gica que implica el uso de campos magnéticos para controlar de forma remota la actividad celular.
Esta tecnolog?a, que usa la activaci?n de neuronas mediante campos magnéticos, podr?a aplicarse a casos de Parkinson, del Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) o incluso de la epilepsia, para sustituir los electrodos que se utilizan actualmente para la estimulaci?n cerebral profunda.
La tecnolog?a inal?mbrica desarrollada en esta investigaci?n para activar de forma remota circuitos cerebrales espec?ficos en moscas de la fruta consigue que la velocidad del control magnético remoto alcanzado se aproxime a la velocidad del cerebro, dando esperanza para terapias sin cirug?a.
Sin embargo, la activaci?n cronometrada de células espec?ficas no es algo totalmente nuevo, ya que se ha utilizado anteriormente para estudiar el cerebro, tratar enfermedades (estimulaci?n profunda para el Parkinson o la epilepsia) y desarrollar tecnolog?a de comunicaci?n directa cerebro-m?quina o cerebro-cerebro.
Jugando con el calor
Lo que es realmente significativo de la nueva investigaci?n es que aporta una forma original de controlar las neuronas con electroimanes: utiliza el calentamiento de nanopart?culas magnéticas introducidas en los canales i?nicos de las neuronas sensibles a la temperatura.
En concreto, los investigadores empezaron modificando genéticamente las moscas para que expresaran este canal i?nico sensible al calor espec?fico en algunas de sus neuronas: les inyectaron nanopart?culas de ?xido de hierro magnético, que pueden calentarse con un campo magnético.
Las neuronas seleccionadas para recibir esas nanopart?culas son las que hacen que las moscas extiendan parcialmente sus alas, cuando se plantean el apareamiento.
El recinto donde estaban las moscas estaba depositado sobre un electroim?n: el campo magnético que afecta a las moscas se altera mediante el flujo de una corriente eléctrica que llega al electroim?n a través de los los investigadores.
Cuando los investigadores activan el electroim?n con una carga eléctrica, el canal de iones implantado en las neuronas capta ese calor. Entonces el canal se abre y activa la neurona: la mosca extiende sus alas.
Un an?lisis del video de los experimentos comprob? que las moscas, con las modificaciones genéticas, adoptaron la postura de alas extendidas alrededor de medio segundo después del cambio del campo magnético.
Tecnolog?a cr?tica
Este desarrollo tiene miga, ya que sus pretensiones no se limitan a la mosca de la fruta, que es solo la prueba de concepto de una tecnolog?a m?s ambiciosa.
Jacob Robinson, el autor principal de esta investigaci?n, es al mismo tiempo el director del proyecto Magnetic, Optical And Acoustic Neural Access (MOANA), financiado por la DARPA para el desarrollo de una tecnolog?a de auriculares para la comunicaci?n no quir?rgica, inal?mbrica, de cerebro a cerebro, seg?n informa la misma universidad Rice en la que trabaja Robinson.
El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones espec?ficas del cerebro en humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar una cirug?a, explica Robinson.
M?s concretamente, el equipo de Robinson est? trabajando con el objetivo de restaurar parcialmente la visi?n de los pacientes ciegos mediante la estimulaci?n de partes del cerebro asociadas con la visi?n.
?Hay algo m?s?
Sin embargo, la realidad es que la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) es una agencia del Departamento de Defensa de Estados Unidos responsable del desarrollo de nuevas tecnolog?as para uso militar. Y es la que est? financiando también el proyecto de control cerebral remoto de la mosca de la fruta usando magnetogenética.
Uno de los objetivos declarados de DARPA es desarrollar un interfaz capaz de decodificar la actividad neuronal en la corteza cerebral y de reconducir esta actividad en el cerebro de otra persona, algo que de momento ya se ha conseguido con la mosca de la fruta.
“El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones espec?ficas del cerebro en humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar una cirug?a”, explica Robinson.
Conectados al cerebro de una rata
Pero no ha sido el ?nico intento. En 2019, cient?ficos chinos conectaron un cerebro humano con el cerebro de una rata y consiguieron que el roedor siguiera las indicaciones facilitadas por el cerebro humano para salir de un laberinto.
En 2021, investigadores de la Universidad de Miami desarrollaron nanopart?culas magnetoeléctricas (MENP) que, integradas en el torrente sangu?neo humano, pueden llegar al cerebro, registrar la actividad mental de una persona y traspasar esa informaci?n a un ordenador externo.
En ambos casos, la tecnolog?a empleada ha sido diferente, pero ning?n experimento previo ha llegado tan lejos en el intento de manipular el cerebro de otro ser vivo, con la finalidad de descubrir c?mo conseguirlo con seres humanos.
Referencia
Subsecond multichannel magnetic control of select neural circuits in freely moving flies. Charles Sebesta et al. Nature Materials (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-022-01281-7
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