Backyard Brains Logo

¡Neurociencia para Todos!

+56 9 9733-6213


productos ()

Experimento: NeuroPrótesis

¿Qué pasaría si metemos la actividad neural de una pata en otra? Lección 1 de Neuroingeniería comienza ahora.

Tiempo 45 Minutos
Dificultad Intermedio

¿Qué vas a aprender?

En este práctico aprenderás sobre las neuroprótesis, una nueva disciplina que combina neurocioencia, ingeniería, robótica y física.

Prácticos Requeridos

  • SpikerBox - Debieras estar familiarizado con el uso de tu SpikerBox


Antecedentes

Uno de los avances científicos más emocionantes de las última decadas ha sido el avance en las neuroprótesis! Pero, ¿qué son las neuroprótesis exactamente? Una neuroprótesis es un dispositivo que reemplaza la función de una parte dañada del cuerpo, creando una interfaz con el sistema nervioso. Por ejemplo, en "El Imperio Contraataca", a Luke Skywalker le instalaron una mano robótica luego que Darth Vadar se la cortó. Y colo Luke era capaz de controlar su mano robótica solo pensando en ella, estaba claro que esta mano robótica tenía una interfaz con los nervios remanentes de su brazo.

En lo que sigue siendo un misterio para la ciencia, las neuronas del cerebro y la médula espinal de los mamíferos no son capaces de regenerarse do not regrow (excepto una pequeña población de neuronas en las parte de la memoria (hipocampo) y el olfato (olfatoria) en el cerebro).

Por lo que, dado el estado de la tecnologñia, si queremos "arreglar" el cerebro o la médula espinal, los esfuerzos de médicos e ingenieros se han abocado a sortear el lugar dañado (bypass) a través de métodos electrónicos y computacionales. Por ejemplo, si alguien se fractura la médula espinal por sobre cierto punto, está destinado a vivir en una silla de ruedas. Pero los músculos de sus piernas aún están vivos, y el cerebro aún puede dar órdenes como "quiero mover la pierna." Sin embargo, el mensaje no puede viajar del cerebro hasta los músculos de la pierna, porque la médula espinal está dañada.

¡Aquí aparecen las neuroprótesis! Si tan solo pudieras "leer" la señal del cerebro, y usarla para estimular los músculos de la pierna o una extremidad robótica, tendrías una neuroprótesis De hecho, un grupo de investigación en Pittsburgh ha utilizado esta misma técnica de registro neuronal para identificar las señales de comando que inician el movimiento en el cerebro de un mono, y luego entrenaron un mono, con electrodos implantados en su cerebro, para controlar un brazo robótico y poder alimentarse a sí mismo!

Vamos a demostrar los principios básicos de las neuroprótesis usando dos patas de cucaracha.

Video

Procedimiento

Además del equipo mencionado arriba, debieras comprar un splitter y dos Parlantes en Casa Royal. Para comenzar, coloca una cucaracha en agua con hielo, y córtale dos de sus pates posteriores. Devuelve la cucaracha a su hogar, pero de ahora en adelante considérala como jubildada de su servicio a la ciencia. No debes cortar más de dos patas, la cucaracha se manejará muy bien con sus cuatro patas restantes. Coloca las dos patas en el corcho de tu SpikerBox, y conecta una de las patas a tu SpikerBox al igual que en el experimento 1. Ahora:

  1. Conecta el splitter al SpikerBox.
  2. Conecta los dos cables de estimulación al splitter.
  3. Conecta los dos amplificadores/parlantes a los extremos de ambos cables. Uno de los parlantes es para escuchar los spikes mientras haces el experimento, y el otro es para estimular los músculos de la segunda para (el SpikerBox no genera suficiente voltaje por sí mismo como para estimular la pata, por eso tenemos que usar un segundo amplificador/parlante).
  4. Conecta el cable de estimulación a uno de los amplificadores.
  5. Coloca las dos agujas en la segunda pata de la cucaracha, y conecta el cable de la estimulación a las agujas.
  6. Enciende uno de los amplificadores/altavoz para escuchar los spikes, y luego enciende el segundo amplificador (el amplificador de "estimulación"). La pata estimuladora se moverá levemente debido a la descarga capacitiva al encender el amplificador. Sube el volumen del amplificador estimulante poco a poco hasta que la pata comience a sacudirse. Después de esto, disminuye el volumen por debajo de este punto (manteniendo la pata justo "bajo el umbral").
  7. Ahora, comienza a rozar la pata que está conectada al SpikerBox. ¿Qué puedes observar? ¿Puedes ver efectos diferentes en la pata estimulada según distintas tasas de disparo?
¡Feliz experimentación! ¡Avísanos qué encuentras!

Nos gustaría agradecer a los estudiantes de la Clarkston Math, Science, and Technology Academy por sugerirnos diseñar un experimento para la demostración de neuroprótesis. Nos encantaría poder decir que fuimos los primeros en realizar esta preparación, pero casulamente y sin saberlo, nuestros amigos Mohsen Omrani e Ethan Heming de la Queens University en Kinston, Ontario demostraron existosamente esta preparación exactamente tres horas antes que nosotros, ¡y en el mismo día [25 de Mayo de 2011]!