Un grupo de científicos de la Universidad Pablo de Olavide liderados por el profesor José María Delgado ha conseguido que un ratón active una pantalla de Ipad a través de su mente. Esto abre el camino a futuras investigaciones para que personas con dificultades físicas, como los pacientes parapléjicos y tetrapléjicos, puedan comunicarse con las máquinas y el mundo exterior en general a través de las señales que genere su cerebro.

El equipo de la división de Neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide, que ha contado con la colaboración de investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona, se planteó varias preguntas antes de comenzar este proyecto. Por un lado, cuál era la actividad cognitiva, la actividad mental de las ratas, si podían pensar. Y, por otro, si ésta se podía usar para los llamados interfaces cerebro-máquinas y que suponen una solución para que las personas con dificultades físicas se puedan comunicar con su entorno físico y social. "Existen proyectos en los que un mono o una persona se puede comunicar a distancia con una máquina a través de una actividad motora, como puede ser el movimiento de un párpado o la lengua, y encender la televisión, por ejemplo", explica el profesor José María Delgado.

En el trabajo, titulado A cognition-related neural oscillation pattern, generated in the prelimbic cortex, can control operant learning in rats (Un patrón de oscilación neural relacionado con la cognición, generado en la corteza prefrontal, puede controlar el aprendizaje operante en ratas), han participado Samuel Hernández González, Agnès Gruart y José María Delgado García, de la división de Neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide, y Celia Andreu Sánchez y Miguel Ángel Martín Pascual, del grupo Neuro-Com de la Universidad Autónoma de Barcelona.

El hallazgo se basa en la identificación de un patrón funcional cerebral asociado a comportamientos cognitivos capaz de activar la pantalla táctil de un Ipad. En otras palabras, el objetivo del proyecto era identificar en el cerebro de la rata una actividad cognitiva capaz de activar una máquina sin que el animal se moviese. De este modo, los científicos detectaron en el lóbulo prefrontal del cerebro una actividad cerebral que el animal genera de forma espontánea. "Lo detectamos y lo identificamos y luego lo utilizamos para que cada vez que el cerebro del ratón generara esa actividad se encendiera el Ipad", explica Delgado.

Los autores del estudio han patentado un dispositivo que permite la activación de cualquier instrumento del entorno a partir de señales eléctricas cerebrales específicas seleccionadas a voluntad. 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 estos estímulos presentados en el Ipad -en este caso, un cuadrado blanco- para obtener una recompensa y realizar, de este modo, correctamente la tarea.

Uno de los resultados más interesantes de esta investigación es que los ratones 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. "Lo normal es que el cerebro del ratón genere la actividad cognitiva que detectamos una vez cada cinco minutos. Pero una vez que el animal sabe que hay una recompensa, si realiza con su mente esa señal, ese pensamiento, es capaz de generarlo entre 20 y 40 veces en 10 minutos", aclara José María Delgado.

FUENTE: Universidad Pablo de Olavide y Autónoma de Barcelona. GRÁFICO: Dpto. de Infografía.

Los autores de este 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. De este modo, la corteza prefrontal -un área cerebral particularmente relacionada con procesos y estados mentales- tiene la capacidad de producir un patrón oscilatorio que los ratones pueden generar para controlar su entorno.

El profesor Delgado reconoce que estos hallazgos resultan muy beneficiosos para avanzar en el área de las interacciones entre los cerebros y las máquinas, un tema que, según confirmó el investigador de la UPO, se ha mostrado muy interesado el Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo. No obstante, las investigaciones del equipo de Delgado continuarán por el estudio de la actividad cognitiva de las ratas, del cual "se sabe poco", señala el profesor.

El estudio fue publicado en la revista The Journal of Neuroscience y ha contado con el apoyo económico del Gobierno, la Junta de Andalucía y de la Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno.