10 avances de ciencia ficción alucinantes en la ciencia del cerebro

La mayoría de la gente no piensa en la neurociencia a diario. El trabajo de los neurocientíficos suele ser una investigación oscura y tediosa que mejora de forma gradual nuestra comprensión del cerebro y nuestro sistema nervioso.

Sin embargo, ocasionalmente, sus experimentos dan como resultado hallazgos que, de lo contrario, solo aparecen en las novelas de ciencia ficción. Éstos son algunos de los más sorprendentes.

10Crear recuerdos artificiales

¿Es posible crear artificialmente una memoria completamente falsa que es virtualmente indistinguible de una real? Sí, lo es, si eres uno de los investigadores en UC Irvine.

En un estudio sobre ratas, estos investigadores lograron introducir nuevos recuerdos específicos en los cerebros de los roedores. Tocaron un tono específico al que querían que respondieran las ratas, mientras que simultáneamente liberaban acetilcolina, una sustancia química responsable de la formación de nuevos recuerdos.

¿El resultado? Las ratas desarrollaron la respuesta esperada a ese tono en particular, cuando se probaron el día después del experimento. Estos nuevos recuerdos tenían "las mismas características" que sus contrapartes naturales. Además, los recuerdos artificiales se conservaron a largo plazo, lo que demuestra que es posible configurar permanentemente los recuerdos en condiciones de laboratorio.

Los investigadores esperan que estos hallazgos allanen el camino para ayudar a las personas con problemas de memoria y aprendizaje, posiblemente introduciendo nuevos recuerdos utilizando técnicas aceleradas similares. Probablemente todavía estemos lejos de un futuro en el que adquiramos nuevos conocimientos a pedido, como los protagonistas en La matriz-Pero uno siempre puede soñar.

Ah, y hablando de sueños ...

9 Manipulando sueños

Si hay algo que sabemos sobre los sueños, es que son únicos para cada individuo. Son un producto de sus experiencias recientes, emociones y pensamientos. No puedes simplemente hacer que alguien sueñe lo que quieras.

O puede usted?

Los científicos del MIT lograron hacer precisamente eso. Comenzaron entrenando ratas para correr un laberinto. A las ratas se les dieron dos señales de audio distintas para ayudarles a navegar el laberinto y encontrar golosinas. Un tono le diría a las ratas que el tratamiento estaba a su izquierda; El otro tono les dijo que giraran a la derecha. A las ratas les encantan las golosinas, así que muy pronto aprendieron lo que significaban los dos tonos diferentes y respondieron a ellas en consecuencia al navegar el laberinto. Luego, los investigadores registraron los cambios específicos en las ondas cerebrales de las ratas al responder a los dos tonos diferentes.

Finalmente, llegó el momento de meterse con los sueños de las ratas. Cuando las ratas se fueron a dormir, su actividad cerebral fue monitoreada para establecer que sí, estaban soñando con correr por el laberinto. En ese momento, los investigadores intentaron influir en los sueños tocando los dos tonos diferentes.

Curiosamente, los escáneres cerebrales mostraron que las ratas, mientras soñaban, respondían a las señales de audio exactamente de la misma manera que lo hacían cuando estaban despiertas. Este experimento prueba que los sueños pueden ser moldeados directamente por disparadores externos. Los investigadores incluso especulan que algún día será posible que las personas tengan sueños personalizados a través de dicha "ingeniería de sueños".

8Recording Dreams

¿Qué pasaría si quisieras grabar tus sueños, para poder verlos más tarde, como una película? Resulta que, eventualmente, esto puede muy bien ser posible. Un estudio realizado por investigadores en Kioto, Japón, mostró que las exploraciones cerebrales se pueden usar para crear una representación de los sueños de las personas, en tiempo real.

La primera etapa de su estudio tuvo a personas durmiendo dentro de un escáner de resonancia magnética mientras se registraba su actividad cerebral. Luego fueron despertados y entrevistados sobre lo que habían visto mientras soñaban. Esto se realizó alrededor de 200 veces para cada uno de los tres participantes del estudio.

Durante la segunda etapa, los investigadores aislaron los 20 objetos más comúnmente vistos y encontraron fotos que los representaban. Mostraron estos objetos a los participantes, mientras medían las respuestas de sus cerebros para establecer una correlación. Posteriormente, los investigadores introdujeron las fotos y las exploraciones de MRI correspondientes en un algoritmo de aprendizaje.

Finalmente, los tres participantes fueron invitados a dormir dentro del escáner de resonancia magnética una vez más. Mientras tanto, el algoritmo inteligente generó cadenas de imágenes, basadas en la actividad cerebral de los durmientes. Los sujetos fueron despertados y preguntados por sus sueños. Al final, el algoritmo fue capaz de igualar los sueños con una precisión de alrededor del 60 por ciento.

Aunque está lejos de ser perfecto, este es un primer paso para poder grabar sueños de verdad. Ya sabemos que es posible crear películas simples pero sorprendentemente avanzadas que representan la actividad de nuestro cerebro. A la luz de este estudio japonés de sueños, puede que solo sea una cuestión de tiempo antes de que podamos hacer lo mismo con nuestros sueños.

Trasplantes de células 7Brain

¿Se pueden utilizar los trasplantes de cerebro para mejorar la función cerebral? Para responder a esa pregunta, los científicos del Centro Médico de la Universidad de Rochester crearon ratones quiméricos humanos. Eso suena ominoso, pero simplemente significaba que a estos ratones se les dieron astrocitos humanos, un tipo particular de células cerebrales. Los ratones fueron inyectados con 100,000 de estos astrocitos mientras aún estaban en desarrollo.

Sorprendentemente, cuando los ratones cumplieron seis meses, estas células humanas esencialmente habían reemplazado completamente las células cerebrales de ratones equivalentes. Luego, los investigadores sometieron a los ratones a numerosas pruebas, diseñadas para evaluar su memoria y sus habilidades de aprendizaje. Estos ratones "inteligentes" obtuvieron un rendimiento notablemente mejor en una amplia gama de pruebas que el grupo de control y, en general, demostraron ser más rápidos en el aprendizaje.

El neurocientífico Bruce Ransom reconoció la importancia de esta investigación y dijo: “Es un resultado sorprendente.Proporciona la primera evidencia inequívoca de que los astrocitos bien podrían haber sido uno de los impulsores evolutivos de las capacidades humanas ”. Curiosamente, esta cita carece sospechosamente de comentarios sobre los peligros de la cría de roedores hiperinteligentes.

6Mejorando la vigilancia

Todos hemos estado en situaciones que requirieron exámenes finales prolongados de think-think, presentación de declaraciones de impuestos y señor de los Anillos maratones Todos podemos dar fe de que eventualmente nos cansaremos y perderemos nuestra capacidad de prestar atención. ¿Qué pasaría si hubiera una forma de estar más alerta durante este tipo de actividades?

Lo hay, y todo lo que se requiere es zapping tu cerebro con una corriente eléctrica controlada. Un estudio sometió a los participantes a una serie de pruebas de alerta. Algunos participantes recibieron estimulación cerebral no invasiva, en forma de "estimulación de corriente directa transcraneal prefrontal" (tDCS). Otros recibieron un tratamiento falso. Al final, las personas que recibieron tDCS estaban más enfocadas y mantenían su nivel de alerta durante largos períodos de tiempo.

El estudio demuestra que la estimulación dirigida se puede aplicar de manera efectiva para hacer un mejor uso de los recursos a menudo inexplorados del cerebro; Las personas pueden hacerse más vigilantes. Los investigadores sugieren que este método es adecuado para contrarrestar la disminución en el desempeño de los trabajadores que requieren largos períodos de atención sostenida.

5 Haciéndonos mejores mentirosos

No todos los tDCS se usan para bien. Algunas aplicaciones de la estimulación cerebral no invasiva pueden dirigirse hacia una búsqueda menos ética: ayudarnos a mentir de manera más convincente.

Un estudio instruyó a 44 voluntarios para que actuaran como ladrones. Los participantes tuvieron que pretender robar dinero y luego fueron interrogados sobre sus delitos. Esta interrogación se realizó a través de la "Prueba de conocimiento culpable", una variación de la prueba de polígrafo.

Al usar tDCS para inhibir la función de la corteza prefrontal anterior, la parte del cerebro responsable del engaño, los científicos pudieron desencadenar mejoras notables en la capacidad de los sujetos de prueba para mentir. Las personas que reciben estimulación cerebral fueron más rápidas para descubrir mentiras, aunque no más rápido cuando respondieron con la verdad. Quizás aún más interesante, se demostró que estos participantes se sienten menos culpables por mentir que el grupo de control.

Esto indica que puede ser posible mejorar la capacidad de alguien para mentir a voluntad, si fuera necesario. Piense en los muchos profesionales que podrían beneficiarse de este tipo de mejora en la capacidad de mentir: espías, policías encubiertos, soldados tomados prisioneros y políticos en campaña.

4 Música para potenciar el cerebro

Es bien sabido que la música tiene un efecto medible en nuestro estado de ánimo y nuestra percepción del mundo. Probablemente puedas recordar fácilmente un momento en que una canción particularmente triste te hizo sentir melancolía o, a la inversa, una canción alegre que te hizo querer sonreír y bailar.

Resulta que no solo nuestras emociones pueden beneficiarse de una dosis de buena música. Nuestras habilidades cognitivas también pueden verse afectadas por escuchar partituras musicales específicas. La investigación realizada por la Universidad de Northumbria en el Reino Unido tuvo personas que realizaron una prueba que midió la concentración mental. Los participantes tuvieron que esperar a que apareciera un cuadrado verde en la pantalla de una computadora y presionar el espacio mientras lo hacía, mientras ignoraban otros colores y formas.

Algunos participantes lo hicieron en silencio; Otros escucharon diferentes movimientos de Vivaldi. Las cuatro estaciones conciertos El concierto "Spring" más optimista resultó en el mejor tiempo de respuesta promedio de 393.8 milisegundos; el lento "Otoño" aumentó el tiempo de reacción de las personas a 413.3 milisegundos, en comparación con los 408.1 milisegundos para aquellos que no escucharon música en absoluto.

Otro estudio demostró que la música puede ayudar a las personas a recordar recuerdos autobiográficos después de una "lesión cerebral adquirida". Por lo tanto, parece que la música cuidadosamente elegida puede desempeñar un papel fundamental en el aumento de la capacidad cognitiva, la atención y la memoria de las personas.

Cerebro Prostético

En este momento, la ciencia ha avanzado lo suficiente como para encontrar formas de reemplazar la mayoría de las partes de nuestro cuerpo. Tenemos brazos protésicos, piernas protésicas y parece que estamos a punto de hacer funcionar los ojos protésicos. Sin embargo, el cerebro es mucho más complejo que una extremidad. Hacer una prótesis cerebral está lejos de ser una tarea sencilla, y estamos muy lejos de hacer reemplazos cerebrales totalmente funcionales. Sin embargo, estamos dando pasos significativos hacia adelante en ese frente, con una llamada "prótesis neural" que se ha demostrado que restaura la función cerebral después de una lesión traumática en la cabeza.

En un estudio de prueba de concepto, los científicos cortaron la comunicación entre las áreas del cerebro de una rata, simulando una lesión cerebral traumática. Las 16 ratas del estudio perdieron casi todas las funciones en sus extremidades anteriores. Algunos se dejaron sin tratar; otros recibieron un dispositivo que estimulaba al azar diferentes áreas del cerebro. Un tercer grupo de ratas fueron equipadas con la prótesis neural, que creó un puente entre las dos áreas desconectadas del cerebro.

Los resultados fueron convincentes. Después de dos semanas, el grupo de prótesis neuronales recobró la función cerebral hasta tal punto que "sus movimientos eran indistinguibles de su comportamiento antes de su lesión cerebral". Comunicarse entre sí una vez más. Los investigadores esperan que este estudio conduzca a la creación de una prótesis similar para tratar las lesiones cerebrales y los traumatismos cerebrovasculares en humanos. Combinados, este tipo de lesiones, solo en EE. UU., Afectan a casi tres millones de personas.

2Hackear cerebros para acceder a datos sensibles

Todo el mundo sabe que nuestros dispositivos digitales son propensos a los ataques de hackers.Las personas expertas en tecnología pueden acceder a la información de su tarjeta de crédito y a los códigos PIN con relativa facilidad, especialmente si la mayoría de sus contraseñas son literalmente "contraseña". . De esa manera, nadie podría acceder a la información, ¿verdad?

No exactamente. En la Conferencia de seguridad de USENIX 2012, los investigadores han demostrado cómo hacer que la información sea más fácil de extraer utilizando dispositivos simples y listos para usar. Para su demostración, utilizaron una interfaz cerebro-computadora (BCI) relativamente barata y fácilmente disponible, y su propio programa de lectura mental. Los participantes fueron analizados sin que se les dijera explícitamente que su cerebro sería "hackeado" en el proceso.

Al leer las señales de electroencefalografía (EEG) producidas por los cerebros de los sujetos, los investigadores pudieron probar que el acceso a información privada (códigos PIN, datos de tarjetas de crédito, etc.) se puede hacer mucho más fácil a través de dispositivos BCI de nivel de consumidor. Aunque no hace que dicha información sea completamente transparente, "la entropía de la información privada disminuye en promedio en un 15 a 40 por ciento en comparación con los ataques de adivinación aleatoria" cuando se usa BCI.

Control de 1 mente

Por curiosos que sean los estudios anteriores, quizás ninguno de ellos se acerque tanto al ámbito de la ciencia ficción como el control mental, uno de los "qué pasaría si" más explorado en muchas películas y libros. Si bien el verdadero control mental no está exactamente en el horizonte, algunos estudios recientes han arrojado resultados bastante extraordinarios.

En un estudio de la Escuela de Medicina de Harvard, los humanos pudieron controlar directamente los movimientos de la cola de una rata usando solo los pensamientos. Los sujetos humanos fueron equipados con un dispositivo BCI que convirtió sus pensamientos en comandos de computadora. Las ratas, a su vez, estaban equipadas con una interfaz de computadora a cerebro que usaba ultrasonido enfocado para estimular sus cerebros.

Como resultado, se abrió una conexión de cerebro a cerebro entre los humanos y las ratas, lo que permite a los humanos controlar de forma remota las colas de las ratas a voluntad. El estudio tuvo una asombrosa tasa de éxito del 94 por ciento, en seis humanos diferentes y seis ratas diferentes. En particular, la conexión establecida de cerebro a cerebro fue completamente no invasiva y no requirió procedimientos quirúrgicos complejos.

Si cree que es impresionante, espere hasta que le informemos sobre un estudio reciente en la Universidad de Washington. Este estudio utilizó una comunicación similar de cerebro a cerebro, con una diferencia notable: ambos sujetos eran humanos.

Dos investigadores se ubicaron en diferentes partes del campus de la universidad. Uno llevaba una gorra que convertía sus pensamientos en señales eléctricas, mientras que su colega llevaba una que le permitía a su cerebro recibir señales magnéticas. El primer investigador tuvo que jugar un juego de computadora que le hizo disparar un cañón a diferentes objetivos. ¿La captura? Tenía que hacerlo sin usar las manos. En su lugar, tuvo que imaginarse disparando el cañón en su mente, haciendo que su colega hiciera la presión real en el momento adecuado.

El estudio fue un éxito. Si bien los investigadores destacan rápidamente que este experimento es bastante básico en su configuración, creen que es un primer paso cauteloso hacia aplicaciones más elaboradas. Algunos años más adelante podemos ver numerosos usos sociales para dicho control mental directo. Esto puede incluir todo, desde permitir que las personas con discapacidades se comuniquen mejor, hasta ayudar de forma remota a alguien a aterrizar un avión.

Por ahora, eso es especulación. Sin embargo, una cosa es cierto: la neurociencia es un área de investigación cada vez más emocionante que seguramente tiene más desarrollos futuristas para nosotros.