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¿Hay humanos a los que el cerebro envía señales a las extremidades más rápido que el promedio?

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Hice algunas investigaciones sobre el tiempo que tarda el cerebro en enviar señales, pero no encontré si ese tiempo es el mismo entre todos los humanos o si hay algunas diferencias, y basé mi pregunta en un artículo que mencionaba que Messi El cerebro de (uno de los mejores jugadores de la historia del fútbol) envía señales a las extremidades más rápido que el humano normal (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27010676), por lo que es posible que esto suceda.


Suponiendo que el tiempo que tarda una señal en viajar desde el cerebro a las extremidades sigue una distribución normal (lo cual es razonable), entonces ciertamente hay personas que caen en los extremos superior e inferior de la distribución. De hecho, es relativamente improbable que alguien caiga justo en la media.

Considere la distribución normal a continuación. Si la media para todos los humanos está en el centro de la distribución, entonces casi todos caen por encima o por debajo de esa media. Si Messi cae en la cola inferior es una cuestión aparte.


¿Cómo se mueve tu cuerpo? ¿El cerebro le envía mensajes?

Los músculos se mueven por órdenes del cerebro. Las células nerviosas individuales de la médula espinal, llamadas neuronas motoras, son la única forma en que el cerebro se conecta a los músculos. Cuando se dispara una neurona motora dentro de la médula espinal, sale un impulso hacia los músculos en una extensión larga y muy delgada de esa única célula llamada axón. Cuando el impulso viaja por el axón hasta el músculo, se libera una sustancia química en su extremo. Los músculos están hechos de fibras largas conectadas entre sí a lo largo de un mecanismo de trinquete, el tipo de mecanismo que permite que las dos partes de una escalera de extensión se deslicen una sobre la otra y luego se bloqueen en una posición determinada. Cuando el impulso químico de la neurona motora golpea el músculo, hace que las fibras musculares se muevan unas sobre otras, superponiéndose más entre sí, de modo que el músculo se acorta y engorda. Cuando los impulsos de los nervios se detienen, las fibras musculares vuelven a sus posiciones originales.

Cada neurona motora se conecta a un solo músculo, digamos el bíceps en la parte frontal de la parte superior del brazo que levanta el antebrazo, o al tríceps, el de la parte posterior que extiende el antebrazo. Pero cuando te mueves, nunca piensas, & # 8220 & # 8217 me gustaría contraer mi bíceps dos pulgadas y relajar mi tríceps dos pulgadas & # 8221 & # 8212 en lugar de eso piensas, & # 8220 & # 8217 me gustaría poner este pastel en mi boca! & # 8221 ¿Cómo se traduce el cerebro de la idea general de llevar algo a la boca a comandos específicos para los músculos? Lo hace por etapas. En la corteza cerebral, los comandos en las neuronas representan movimientos coordinados & # 8211 como recoger el pastel, golpear la pelota, saludar. La corteza luego se conecta a una especie de consola en la médula espinal que se superpone a las neuronas motoras. Esta consola muestra la posición del brazo en el espacio, de arriba hacia abajo, de izquierda a derecha. Luego, cada posición deseada del brazo se lee como una colección de comandos específicos para cada neurona motora y músculo.

Científico

Barbara Finlay

  • W.R. Kenan Profesor de Psicología
  • Psicología también Neurobiología y Comportamiento, Universidad de Cornell

Educación:
Doctor. MIT
Área de investigación:
Evolución del cerebro
Familia:
hijo Will hija Laura
Intereses:
Cabalgatas

Pregunta de

Chelsea Norton
Calificación:
7
Colegio:
Escuela secundaria del oeste
Pueblo natal:
Binghamton
Estado:
Nueva York
Maestro:
Sra. Summerlee
Intereses:
Skateboarding, fútbol
Futura carrera:
Veterinario, pediatra


¿Cómo controla el cerebro el movimiento?

¿Cómo controla el cerebro la precisión del movimiento de las partes de nuestro cuerpo? apareció originalmente en Quora: el lugar para adquirir y compartir conocimientos, capacitando a las personas para que aprendan de los demás y comprendan mejor el mundo.

Respuesta de Fabian van den Berg, neurocientífico y psicólogo, en Quora:

¿Cómo controla el cerebro la precisión del movimiento de las partes de nuestro cuerpo? Esto podría complicarse un poco más de lo que esperaba, así que espere. Su cerebro es bastante complicado con muchas partes diferentes e incluso simplificarlo se vuelve confuso. Este va a ser largo ya que solicitó el mecanismo del movimiento del cerebro (que es más complejo de lo que cree).

Intentaré encontrar puntos en común para que sean tanto comprensibles como precisos. Se trata del control voluntario que el cerebro tiene sobre los músculos, se excluyen los movimientos como los reflejos.

Iniciar un movimiento

Lo primero que necesitamos es saber cómo se inicia el movimiento. Esto no es tan fácil como enviar un mensaje del cerebro al músculo para que "moverse". Los mensajes se originan en la corteza, la capa externa del cerebro. Estos deben ir a los músculos, pero primero se detienen un poco. Si todos los mensajes fueran enviados a tus músculos, no podrías funcionar. Esta parada ocurre en los ganglios basales. Este es un sistema complicado que selecciona qué "instrucciones" se ejecutarán y cuáles se inhibirán. La razón de un movimiento puede ser muchas cosas, el objetivo específico no es importante en este momento.

Las áreas importantes en los ganglios basales son las que se muestran a continuación, me detendré en demasiados detalles y solo daré descripciones generales. Hay más estructuras que pueden o no ser parte de los ganglios basales, pero sigamos con ellos.

Estriado: El cuerpo estriado es un nombre colectivo para varias estructuras. La dorsal (parte superior) se divide en núcleo caudado y putamen. La ventral (parte inferior) se divide en el núcleo accumbens y el tubérculo olfatorio..

Globus Pallidus: El Globus Pallidus se divide en dos partes, el globo pálido interno y externo. Tiene un papel importante en el movimiento voluntario.

Substrantia Nigra: Esto se traduce en "Sustancia negra" y se llama así porque es literalmente más oscuro que el resto. La razón del aspecto oscuro son los altos niveles de neuromelanina que se encuentran en las neuronas dopaminérgicas (neuronas que producen dopamina). La sustancia negra también tiene dos partes: la pars compacta y la pars reticularis. La sustancia negra juega un papel importante en las respuestas de movimiento, motivación y aprendizaje a los estímulos.

Tálamo: Este es un verdadero maestro de la multitarea. El tálamo es un centro de información que recibe y transmite información. Principalmente transmite información entre las áreas subcorticales y la corteza y, en particular, transmite la información sensorial a las áreas de asociación relevantes.

Estos tienen una anatomía compleja, por lo que en aras de la claridad, los reorganizaré un poco para obtener una imagen más clara.

Empezamos en el corteza. Esto está conectado a la s triatum a través de un neurotransmisor excitador (actividad creciente) llamado Glutamato (con ayuda de Aspartato). Entonces, las señales de la corteza aumentan la actividad del cuerpo estriado. El cuerpo estriado luego se divide en dos vías a través de proyecciones inhibidoras (actividad decreciente). Ahí está el camino directo y el vía indirecta.

En la vía directa, el aumento de la actividad en el cuerpo estriado provoca una inhibición de la Sustancia negra pars reticularis (SNr) y Globus Pallidus Interna (GPi). Normalmente estos dos inhiben la Tálamo, pero debido a que ellos mismos están inhibidos (por el cuerpo estriado), el tálamo se libera (desinhibe). Entonces, un aumento en el Striatum da como resultado un aumento en el Tálamo a través de la desinhibición. El tálamo queda libre para enviar sus señales de regreso a la corteza, que envía la señal al tronco del encéfalo y, finalmente, a los músculos.

¿Por qué de esta manera y no solo dos conexiones excitadoras? Eso se debe al ruido blanco. El cerebro puede ser bastante ruidoso y para que dos señales excitadoras se eleven por encima de eso, deben ser mucho más altas. Dos conexiones inhibitorias no tienen este problema, es más fácil quitar el freno que pisar el acelerador.

Una vez más comenzamos en el cuerpo estriado con mayor actividad, pero esta vez seguimos un camino diferente. En la Vía Indirecta, el cuerpo estriado inhibe la Globus Pallidus Externa (GPe). El GPe inhibe constantemente la Núcleo subtalámico (STN), esta inhibición se libera cuando la propia GPe se inhibe, por lo que aquí también tenemos una desinhibición. Entonces, el STN es libre de enviar señales excitadoras a la combinación SNr-GPi. Esta vez, estos dos tienen su actividad aumentada, por lo que su inhibición del tálamo permanece. En lugar de soltar el acelerador, la vía indirecta golpea aún más fuerte el freno.

Modulación de las vías

Estas dos vías parecen estar en desacuerdo, con ambas estás bastante atascado, ¿verdad? Si, si lo eres. Afortunadamente tenemos otro componente, uno que modula los dos. los Sustantia negra pars compacta (SNc) envía dopamina al cuerpo estriado. La dopamina puede unirse a dos receptores allí: los receptores D1 y D2. Los receptores D1 estimulan las neuronas GABAérgicas, inclinando las escamas hacia la vía directa. Entonces, más receptores D1 estimulantes de la dopamina significa más movimiento. Las neuronas GABA que controlan la vía indirecta responden a la acetilcolina y al glutamato en su lugar. Los receptores D2 disminuyen las neuronas GABAérgicas de la vía indirecta, calmando el efecto y previniendo la inhibición total del movimiento.

Así, a través de la dopamina se controla el movimiento, manteniendo un sensible equilibrio entre la excitación y la inhibición del movimiento. Ni mucho ni poquito. Echar a perder esto es una mala noticia, lo vemos en la enfermedad de Parkinson y Huntington.

En Enfermedad de Parkinson no hay suficiente dopamina debido al daño en la sustancia negra. Esto significa que la vía directa no puede iniciar el movimiento y la vía indirecta está fuera de control e inhibe el movimiento en todas partes.

En Enfermedad de Huntington hay daño en el cuerpo estriado que desplaza la actividad hacia la vía directa e impide el funcionamiento de la vía indirecta. Esto resulta en lo opuesto al Parkinson, la incapacidad de prevenir movimientos involuntarios.

Más bucles, más problemas

Ahora las cosas se complican aún más, ya que el sistema anterior se puede usar de diferentes maneras usando áreas ligeramente diferentes. Hay un bucle motor para el control motor (obviamente), un bucle oculomotor para el movimiento de los ojos, un bucle prefrontal para la planificación / memoria de trabajo / atención y un bucle límbico para el comportamiento emocional / motivación. Los diferentes libros usan diferentes nombres y algunos agrupan el circuito motor y el motor ocular común, así es como me enseñaron. Estos bucles pueden funcionar simultáneamente (en paralelo entre sí).

En lugar de entrar en detalles sobre las diferencias y similitudes específicas de los bucles funcionales, un ejemplo podría ser mejor. Supongamos que desea tocar un globo de cristal (para ver si es agradable y suave):

  • los lbucle imbic juega su papel en la decisión de moverse debido a la activación causada por su deseo de ver si realmente es un vidrio liso (motivación).
  • los bucle prefrontal forma un plan de movimiento: el cómo, dónde y cuándo de su alcance y tal vez agarre.
  • los oculomotor y bucles de motor desempeñan su papel en la ejecución y programación del comportamiento para alcanzar el objetivo: por lo tanto, el movimiento de los ojos, los brazos y las manos para agarrar ese globo de cristal.

Desde el cerebro hasta la columna vertebral

Ok, ya casi llegamos. Las instrucciones han atravesado todas las áreas y han vuelto a llegar a la corteza. Aquí tenemos dos caminos: El Vías laterales o piramidales para el movimiento voluntario y el Vías ventromediales o extrapiramidales para movimientos inconscientes como postura.

Vías laterales / vías piramidales

El más importante es el Tracto corticoespinal que inerva los músculos del cuerpo. Las neuronas de un lado controlan los músculos del otro lado. Comenzamos en la neocorteza, alrededor del 66% de la corteza motora y el 33% de la somatosensorial.

  • Los axones se mueven a través de la cápsula interna y continúan a través del péndulo cerebral (una gran colección en el mesencéfalo).
  • Luego se mueven a través de la protuberancia y se unen para formar un tracto en la base de la médula. El tracto forma la pirámide medular, debido a la forma piramidal.
  • En la transición de la médula a la columna, la mayoría cruza hacia el otro lado, por lo que el lado izquierdo controla el derecho y viceversa.
  • En la columna lateral de la columna vertebral ahora tenemos un bonito tracto corticoespinal que llega hasta los cuernos ventrales. Aquí se conectan al motor y las interneuronas que controlan los músculos.

El segundo es el Tracto corticobulbar que controla los músculos de la cabeza y el cuello. Las neuronas controlan los músculos de ambos lados. Volvemos a empezar en la corteza motora.

  • Los axones descienden a través de la cápsula interna y descienden hacia el mesencéfalo hasta los péndulos.
  • El tracto corticobulbar sale en diferentes niveles de los troncos cerebrales para conectarse con las neuronas motoras inferiores de los nervios craneales.
  • El tracto corticobulbar no se mueve completamente hacia el otro lado del cuerpo, sino que se divide en dos inervando ambos lados de los músculos de la cabeza.

Vías ventromediales / vías extrapiramidales

Hay cuatro tractos ventromediales que se originan en el tronco del encéfalo y terminan en las interneuronas espinales conectadas a los músculos. El sistema extrapiramidal se preocupa por la modulación y regulación del movimiento. Los tractos a continuación se ven afectados por varias otras estructuras como la vía nigroestriatal, los ganglios basales y el cerebelo. El cerebelo en particular es importante para suavizar los movimientos finos (el alcohol afecta el cerebelo, de ahí el problema de tocarse la nariz). El cerebelo no inicia ni inhibe el movimiento, es más un modulador que usa información sensorial para hacer pequeños ajustes en los movimientos. Puede encontrar información más detallada sobre el cerebelo aquí: Cerebelo .

    Tracto rubroespinal es todavía un poco misterioso, pero se cree que está involucrado en el control motor fino de los movimientos de la mano.

  • Núcleo rojo → Cambia al otro lado del mesencéfalo → Desciende al tegmento lateral → A través del funículo lateral de la médula espinal (junto al haz corticoespinal).
  • Núcleos vestibulares (entrada de los órganos del equilibrio) → Permanece ipsilateral (no se cruza) → Abajo a través de la región lumbar de la médula espinal.
  • Colículo superior (recibe información de los nervios ópticos)→ Cambia de lado y entra en la médula espinal → Termina en los niveles cervicales.
  • Núcleo reticular pontino caudal y oral (en la protuberancia) → Lámina VII y VIII de la médula espinal.
  • Formación reticular medular (en la médula del núcleo gigantocelular) → Lámina VII y IX de la médula espinal.

De la neurona al músculo

Independientemente del camino tomado, ahora tenemos una señal que viajó desde el cerebro a través de la columna y algunos nervios. Esta señal todavía necesita activar un músculo. Los músculos se controlan mediante unidades motoras, que se componen de una neurona motora superior e inferior. Los tractos de arriba son las neuronas motoras superiores, que es la neurona que envía la señal desde el cerebro.

Las neuronas motoras superiores luego se conectan a las neuronas motoras inferiores, que a su vez se conectan al músculo.

Tus músculos son básicamente fibras dentro de fibras dentro de fibras. Cuando llegamos al nivel más pequeño, tenemos Sarcómeros que se componen de secciones divididas por líneas Z. Entre las líneas Z tenemos dos filamentos, actina y miosina. La actina es un filamento largo y delgado unido a la línea Z, la miosina es un filamento grueso unido al medio llamado línea M. Lo que sucederá es que la miosina tirará de la actina, haciendo que las líneas Z se contraigan hacia la línea M. Si muchas de estas pequeñas fibras hacen esto al mismo tiempo, las estructuras más grandes seguirán, haciendo que todo el músculo se contraiga. Esto se llama Modelo de filamento deslizante de contracción.

Si nos acercamos a un solo par de actina y miosina, se verá un poco así. Cuando los músculos están en reposo, la actina y la miosina no se tocan, pero tienen una gran afinidad (realmente quieren tocarse). Se tocarían si no fuera por dos proteínas (tropomiosina y troponina) unidas al filamento de actina.

Nos alejamos un poco ahora, ya que todavía tenemos una neurona esperando.

  • La neurona motora inferior envía un potencial de acción que libera acetilcolina en la sinapsis, provocando un influjo de sodio que altera el voltaje y propaga la señal.
  • El potencial de acción ahora está dentro del músculo, ya no en la neurona. A medida que el potencial de acción se abre paso a lo largo de las células musculares, golpea el sarcolema.
  • El sarcolema tiene tubos que penetran profundamente en la célula (túbulos en T). Estos tubos conducen el potencial de acción hacia los sarcómeros.
  • El retículo sarcoplásmico que recubre los sarcómeros bombea constantemente calcio fuera de la célula (estas bombas utilizan ATP como energía). También está revestido con canales de calcio activados por voltaje que aún están cerrados.
  • Cuando los túbulos en T proporcionan un potencial de acción, los canales de calcio regulados por voltaje se abren provocando una entrada de calcio en la célula.

El calcio ahora activa las dos proteínas que rodean a la actina. El calcio se une a la troponina y hace que cambie de forma (como lo hacen las proteínas cuando se unen). La troponina tira hacia la tropomiosina, exponiendo las hebras que actúan.

La miosina ahora es libre de adherirse a los sitios de actina expuestos. Pero no puede hacer esto por sí solo, no, solo la miosina que tomó algo de ATP y lo descompuso en ADP y fosfato puede hacerlo. Esta "cargado" mi yosina se estira a una posición extendida. Aquí se queda, aferrándose a ADP + Fosfato como una pistola cargada.

  1. Ahora que la actina está expuesta y la miosina está preparada y lista, libera su energía y se dispara hacia la actina. Cambia de forma nuevamente tirando de la actuación, deslizándola hacia adentro.
  2. Con la bala disparada, toda la energía que obtuvo al separar ATP en ADP y Fosfato se agotó y liberó los compuestos divididos nuevamente en la célula (la liberación se produce porque la miosina cambió su forma y en este estado ya no tiene una fuerte afinidad para ellos). Aquí serán reutilizados y convertidos nuevamente en ATP por las mitocondrias.
  3. En este estado, la miosina tiene una alta afinidad por el ATP, lo que hace que el ATP se vuelva a unir. Esta unión provoca otro cambio de forma que libera miosina de la actina. Esto restablece la miosina a su estado preparado y listo. Puede disparar de nuevo y extraer actina un poco más.

De este modo, la miosina tira de la actina, tira de las dos líneas Z hacia el centro y el sarcómero se contrae. Mientras tanto: las bombas de calcio del retículo sarcoplásmico están ocupadas bombeando calcio, por lo que eventualmente el calcio se desprende de la troponina. Esto restablece la protección y hace que la actina se vuelva inaccesible a la miosina.Ahora que la diversión ha terminado, la miosina ya no puede adherirse a la actina y el ciclo comienza de nuevo cuando aparece un potencial de acción.

Ahí lo tienes, la ruta completa del movimiento del cerebro al músculo (en una versión muy corta y condensada). Se ha elaborado un plan de movimiento, esto puede ser para movimientos grandes como caminar o movimientos finos como tocar algo suavemente. Esto atraviesa muchas estructuras, algunos tractos motores, recibe algo de ayuda del cerebelo y sus sentidos, y luego termina en su torso, brazo, mano y dedo, donde se mueven los músculos para que todo suceda.

Las fuentes importantes y convenientes son:

Mancall, E. L. y Brock, D. G. (2011). Neuroanatomía clínica de Gray: la base anatómica de la neurociencia clínica. Ciencias de la salud de Elsevier.

Middleton, F. A. y Strick, P. L. (2000). Ganglios basales y asas cerebelosas: circuitos motores y cognitivos. Reseñas de investigaciones cerebrales, 31(2), 236-250.

Lanciego, J. L., Luquin, N. y Obeso, J. A. (2012). Neuroanatomía funcional de los ganglios basales. Perspectivas de Cold Spring Harbor en medicina, 2(12), a009621. http://doi.org/10.1101/cshperspe.

Y mi propio resumen de los cursos relacionados con el cerebro y la interacción con el medio ambiente. El resumen es una mezcla de artículos, libros, conferencias, charlas y discusiones grupales. Lo siento, no hay una fuente en línea para eso.

Esta pregunta apareció originalmente en Quora, el lugar para adquirir y compartir conocimientos, que permite a las personas aprender de los demás y comprender mejor el mundo. Puede seguir a Quora en Twitter, Facebook y Google+. Más preguntas:


Las explicaciones actuales del campo de la neurociencia sugieren que el déjà vu ocurre cuando el cerebro está ligeramente fatigado y trabajando para "verificar los hechos" de un recuerdo. Experimentamos esto como extraño porque nos damos cuenta del proceso.

¿Podríamos explorar una explicación diferente del déjà vu si lo miramos desde el punto de vista del tiempo no lineal y quizás abriéndonos a la idea de una conciencia colectiva?

Tómate un momento y respira. Coloque su mano sobre el área de su pecho, cerca de su corazón. Respire lentamente en el área durante aproximadamente un minuto, concentrándose en una sensación de tranquilidad que ingresa a su mente y cuerpo. Haga clic aquí para saber por qué sugerimos esto.

Dicen que alrededor del 60% de las personas experimentan un déjà vu durante su vida, de buenas a primeras que me golpeó como algo que no esperaba, ya que siento que casi todos los que conozco lo han tenido en un momento u otro. Déjà vu, (& # 8216 ya visto & # 8217 para los franceses) es la sensación de que estás reviviendo algo que ha sucedido antes. En la película La matriz, donde el déjà vu es quizás más pensado en la cultura pop, Neo experimenta a un gato que pasa por una puerta dos veces en cuestión de segundos. Mismo gato, mismos movimientos, mismo todo.

En la película, este momento se presenta como un & # 8216glitch in the matrix, & # 8217, sin embargo, en la vida real, el déjà vu no ocurre a menudo como lo que se ve en The Matrix, sino que se siente como si se pudiera & # 8217t recuerda cuándo sucedió el & # 8216otro recuerdo & # 8217, más aún que lo que estás experimentando ahora mismo ya sucedió en algún momento.

Vamos a sumergirnos en lo que algunos creen que ofrece la neurociencia como explicación.

Qué pasó:

Según expertos como el Dr. Akira O’Connor, profesor de psicología en la Universidad de St Andrews, el déjà vu no es solo un sentimiento de familiaridad, sino también el reconocimiento metacognitivo de que estos sentimientos están fuera de lugar. En lenguaje sencillo:

“Déjà vu es básicamente un conflicto entre la sensación de familiaridad y la conciencia de que la familiaridad es incorrecta. Y es la conciencia de que te están engañando lo que hace que el déjà vu sea tan único en comparación con otros eventos de memoria ".

Los neurocientíficos han determinado que esta ilusión de memoria ocurre cuando las regiones frontales del cerebro intentan corregir una memoria inexacta.

“Para la gran mayoría de las personas, experimentar un déjà vu probablemente sea algo bueno. Es una señal de que las regiones cerebrales de verificación de datos están funcionando bien, evitando que recuerde mal los eventos. En una persona sana, tal falta de memoria sucederá todos los días. Esto es de esperar porque su memoria involucra millones y miles de millones de neuronas. Es muy desordenado ".

Si bien no existe una explicación completamente aceptada de lo que sucede en el cerebro cuando ocurre un déjà vu, la mayoría de los modelos sugieren que el déjà vu ocurre cuando áreas del cerebro (como el lóbulo temporal) alimentan las regiones frontales de la mente que indican que una experiencia pasada se repite. Las partes frontales del cerebro que toman decisiones luego verifican si la memoria es realmente verdadera o posible, tal vez diciendo algo al respecto & # 8220¿He estado aquí antes? & # 8221

“Si realmente ha estado en ese lugar antes, puede esforzarse más por recuperar más recuerdos. Si no es así, puede ocurrir un déjà vu ".

Por lo general, se cree que somos más susceptibles al déjà vu cuando la mente está un poco más fatigada y no es tan rápida para discernir la validez de nuestro momento actual.

Por qué es importante:

Lo que me fascinó de esto en particular son dos cosas: Hace tiempo que siento que es muy posible que los recuerdos en realidad no sean locales, es decir, existan fuera del cerebro, no en el cerebro, y que tal vez el cerebro se sintonice con esos recuerdos. que están en algún lugar a nuestro alrededor. O tal vez podríamos decir que algunos recuerdos pueden existir en el cerebro, mientras que otros son parte de algún tipo de campo colectivo.

La segunda parte fascinante para mí es que me pregunto si el déjà vu tiene algo que ver con la ciencia emergente que nos dice que el tiempo no es lineal. Quizás cuando tomamos un modelo científico clásico que establece que todo el tiempo es lineal y toda la experiencia es lineal, limitamos nuestra explicación de lo que podría ser el déjà vu a algo que se ajuste a ese paradigma. ¿Qué pasa si el cerebro se está sintonizando con algo relacionado con los potenciales cuánticos que siempre existen, y que tal vez está sucediendo algo diferente con el déjà vu? No estoy seguro todavía, sin embargo, aquí es donde más me intriga el déjà vu.

Por supuesto, el resultado final de explorar una pregunta como esta nos invita a cambiar nuestra visión del mundo en torno a la naturaleza de la realidad, el tiempo y la experiencia. Algo que puede resultar incómodo para algunos, pero creo que la ciencia postmaterial nos invita a hacerlo.

La comida para llevar:

Al igual que con cualquier cosa que esté sucediendo en nuestras vidas en este momento, estamos culturalmente en un momento en el que un cambio evitado durante mucho tiempo en nuestro paradigma científico está creando una falta de explicaciones significativas para muchas cosas que suceden en la vida. ¿Es el déjà vu una de esas cosas que no tiene una buena explicación en nuestro paradigma científico actual? El jurado aún podría estar deliberando sobre eso, pero para mí, la explicación actual presentada en este artículo no fue del todo & # 8216 para mí & # 8217 y mi mente inquisitiva y mi instinto me empuja a explorar estas preguntas a través del paradigma emergente de no ciencia material.

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¿Podemos copiar el cerebro?

El IEEE Spectrum de este mes tiene una historia sobre cerebros sintéticos. En este artículo revisaré la historia y comentaré el estado de la búsqueda: replicar el cerebro humano en sistemas sintéticos. Este artículo trata sobre neurociencia, neuromórficos, redes neuronales artificiales, aprendizaje profundo, hardware informático en biología y sintético, y cómo todos estos se unen en el gran desafío humano de crear un cerebro sintético a nivel humano o superior.

Por qué deberíamos copiar el cerebro: debemos hacer esto porque queremos crear máquinas inteligentes que puedan hacer el trabajo por nosotros. Para hacer nuestro trabajo, la máquina deberá vivir en nuestro entorno, tener sentidos similares a los nuestros y ser capaz de realizar el mismo tipo de tareas. No se detiene aquí: la máquina puede hacer más y mejor que nosotros la mayoría de las tareas, simplemente como lo hacemos mejor que otras formas de vida. Y nos gustaría que hicieran cosas que no podemos hacer y que hagan mejor las cosas que podemos hacer. Se llama progreso, y debemos hacer esto para evitar la evolución biológica y acelerarla. El artículo tiene un buen resumen de lo que será y lo que harán las máquinas por nosotros. Más comentarios a continuación en la sección PS1. Para trabajos, consulte PS3.

En el futuro, las máquinas tomarán prestados los mejores trucos de nuestro cerebro: el cerebro humano es una de las máquinas informáticas más eficientes que conocemos. En ese sentido, es el mejor "cerebro" del universo conocido (conocido por los hombres). ¿Y qué es un cerebro? Es una computadora que nos permite vivir nuestra vida en nuestro entorno. ¿Qué es la vida? Bueno, tal vez por ahora, digamos que nuestra vida está dedicada a procrear, asegurar lo mejor para nuestras crías, promover las generaciones futuras y su éxito, preservar el mejor ambiente para que todo esto suceda (¿o lo estamos ahora?).

Y hoy los humanos estamos tratando de construir cerebros artificiales, inspirados en el nuestro. Y lentamente, en los últimos años (¡muchos más artículos y reseñas en línea!), Las redes neuronales artificiales y el aprendizaje profundo han erosionado lentamente muchas brechas entre las computadoras y las habilidades humanas. Es solo inevitable que se convertirán cada vez más en una persona, ¡porque en realidad los estamos construyendo con ese objetivo en mente! Queremos que ellos haz cosas por nosotros, como conducir nuestro automóvil, brindar servicio al cliente, ser un perfecto asistente digital, leer su mente y prediciendo tus necesidades. Y también impregnan todos los instrumentos y sensores del mundo, para que puedan ayudarnos mejor a obtener la información correcta en el momento adecuado, a veces sin que la solicitemos.

Pero construir un cerebro sintético no significa que tengamos que copiar el nuestro. De hecho, ese no es nuestro objetivo en absoluto, ¡nuestro objetivo es hacer uno aún mejor! Nuestro cerebro está hecho de células y tejidos biológicos, y nuestros cerebros sintéticos están hechos de silicio y cables. La física de estos medios no es la misma y, por lo tanto, solo nos inspiramos en los algoritmos cerebrales, a medida que construimos hardware sintético mejor y más grande, paso a paso. Ya estamos soñando con redes neuronales que puedan crear arquitecturas informáticas por sí mismas. De la misma manera que una red neuronal entrena sus pesos, también podría entrenar para eliminar la última entrada humana en todo esto: ¡aprenda a crear la definición del modelo de red neuronal!

Incluso si quisiéramos limitarnos a crear un clon de nuestro cerebro, todavía evolucionará rápidamente más allá de nuestras capacidades, ya que uno de los objetivos de construirlo es aprender continuamente nuevos conocimientos y mejorar el comportamiento. Por tanto, es inevitable que acabemos con un "mejor" cerebro que el nuestro, posiblemente mucho mejor, ni siquiera podemos imaginarlo. Tal vez como nuestro cerebro se compara con el de un insecto, y más. Puede que no haya límites para la inteligencia y el conocimiento que puede llegar a tener una criatura.

El cerebro como computadora: malo en matemáticas, bueno en todo lo demás: nosotros, los humanos, hemos estudiado las redes neuronales durante mucho tiempo. Y también hemos estado estudiando nuestro cerebro durante mucho tiempo. Pero todavía no sabemos cómo podemos predecir lo que va a pasar con solo mirar una escena, algo que hacemos en cada momento de nuestra vida. Todavía no sabemos como aprender nuevos conceptos, cómo los agregamos a lo que ya sabemos, cómo usamos el pasado para predecir el futuro y cómo reconocemos datos espacio-temporales complejos, como reconocer acciones en el mundo real. Vea esto para un resumen. Tampoco sabemos cómo interactuar mejor con un mundo real o simulado, o cómo aprendemos a interactuar con el mundo.

Puede que no sepamos todo esto. Pero estamos dando grandes pasos. Comenzamos aprendiendo a reconocer objetos (y rostros y escenas de la carretera). Luego aprendimos a categorizar y crear secuencias (que incluyen habla, comprensión de texto, traducción de idiomas, traducción de imagen a texto, traducción de imagen a imagen y muchas más). Todavía estamos tratando de aprender a aprender sin muchos datos etiquetados (aprendizaje no supervisado). Y empezamos a jugar videojuegos, primero simples, luego difíciles, ahora muy complejos. Es solo cuestión de tiempo que los algoritmos de IA aprendan sobre la mecánica y la física de nuestro mundo.

Y nos volvimos realmente buenos en eso, mejores que los humanos en todas estas tareas, ¡o algunas! Y no planeamos detenernos hasta que tengamos robots que puedan hacer tareas comunes por nosotros: cocinar, limpiar, lavar platos, doblar la ropa, hablar con nosotros (Alexa, Siri, Cortana, etc.), comprender nuestros sentimientos y emociones, y muchas más. más tareas comúnmente asociadas con el intelecto y las habilidades humanas. Pero, ¿cómo podemos llegar allí? Hemos sido muy buenos haciendo que las redes neuronales categoricen cosas, ahora las necesitamos para predecir. Aprenda largas secuencias de eventos, categorizando una larga secuencia de eventos. Y dado que hay un número infinito de eventos posibles, no podemos entrenar una IA con ejemplos, no tenemos todos los ejemplos, por lo que lo necesitamos para aprender por sí solo. Y las mejores teorías de cómo nuestro cerebro aprende a hacer esto, es prediciendo el futuro constantemente, por lo que sabe ignorar todos los eventos sin importancia y vistos previamente, pero al mismo tiempo sabe si algún evento es nuevo. El aprendizaje no supervisado y auto supervisado serán componentes importantes. Más aquí.

Tenga en cuenta también que gran parte de este progreso en el aprendizaje profundo no provino de la neurociencia o la psicología, de la misma manera que hacer buenas baterías no surgió de la alquimia.

El hardware de computación también se menciona en este artículo, indicando que las computadoras convencionales pueden no ser tan buenas como algunas computadoras neuromórficas. Comentamos este tema aquí. Seguramente surgirá hardware más eficiente, hardware que posiblemente podrá ejecutar los últimos y mejores algoritmos de aprendizaje profundo, como nuestro trabajo aquí. Y puede tener componentes neuromórficos, como redes de picos y comunicación asincrónica de datos escasos, pero no es el día de hoy. Hoy en día, el hardware neuromórfico aún tiene que ejecutar algo similar a los grandes éxitos de los algoritmos de aprendizaje profundo, como el reconocimiento de voz de Google / Baidu en teléfonos móviles, la traducción de texto de Google en su teléfono o el etiquetado de sus imágenes en la nube. Estos son resultados tangibles que tenemos hoy, y utilizan el aprendizaje profundo y la propagación hacia atrás en conjuntos de datos etiquetados, y utilizan hardware digital convencional, que pronto se convertirá en hardware especializado.

Lo que las máquinas inteligentes necesitan aprender del neocórtex: bueno esto es un duh momento. Jeff Hawkins ha escrito un libro muy emocionante, hace solo una década más o menos. Inspiró enormemente a todos mis estudiantes, a nuestro e-Lab y a mí mismo, a trabajar con cerebros sintéticos y a inspirarnos en lo que sabemos y podemos medir del cerebro humano.

Pero desde entonces, las redes neuronales artificiales y el aprendizaje profundo le han robado el trueno. Por supuesto que tenemos que aprender a renovar el alambrado de. Por supuesto que estamos aprendiendo representación escasa. Todas las redes neuronales profundas hacen esto: consulte PS2. Y, por supuesto, debemos aprender a actuar en un entorno (encarnación), ya lo hacemos aprendiendo a jugar videojuegos y conducir automóviles.

Pero, por supuesto, no dice cómo abordar las tareas del mundo real, porque Numenta todavía está atascado en su peculiar modelo de negocio donde no se ayuda a sí mismo y no ayuda a la comunidad. Sería mejor escuchar a la comunidad, compartir su éxito y financiar a personas inteligentes y nuevas empresas. Quizás Jeff cree que solo él puede resolver todo esto y es mejor que cualquier otra persona. Todos somos víctimas de este comportamiento egocéntrico ...

Debo agregar que estoy de acuerdo con la frustración de Jeff sobre cómo los algoritmos de aprendizaje profundo centrados en la categorización no logran abordar tareas más complejas. Hemos escrito sobre esto aquí. Pero como podéis leer en este enlace, todos estamos trabajando en esta área, y muy pronto habrá mucho avance, como ha habido en las tareas de categorización. ¡Tenga la seguridad de eso! Jeff dice: "Al considerar el futuro, me preocupa que no estemos apuntando lo suficientemente alto". Si Jeff y Numenta se unieran, todos seremos más rápidos y estaremos mejor, y reorientaremos nuestros objetivos.

Los diseñadores de IA se inspiran en los cerebros de rata: aquí llegamos al culpable de todos los problemas en el cerebro / cognición / inteligencia: estudiando el cerebro. Pasé más de 10 años tratando de construir una mejor instrumentación de neurociencia, con el objetivo de ayudar a los neurocientíficos a comprender cómo los humanos perciben el mundo visual. Vea esto, diapositiva 16 en adelante. Este es un momento en el que las personas todavía están pinchando neuronas con 1 o pocos cables, y solo están haciendo un progreso limitado en los temas que más me interesaban: comprender cómo se conectan las redes neuronales, codificar información y construir una representación de alto nivel de lo real. mundo. ¿Por qué me preocupo por esto? Porque saber cómo el cerebro hace algo de esto nos permitiría construir un cerebro sintético más rápido, ya que aplicaríamos los principios de la biología primero, en lugar de tratar de resolver las cosas con pruebas y errores. Y tenga en cuenta que la biología llegó allí por prueba y error de todos modos, en miles de millones de años de evolución ...

Con el tiempo, me sentí cada vez más frustrado con el progreso de los estudios del cerebro y la neurociencia, porque:

  • No tenemos los instrumentos adecuados para estudiar el cerebro a escala de redes neuronales pequeñas o medianas, y la mayoría de las propuestas científicas en esta área fueron pequeñas mejoras incrementales en lo poco que tenemos, en lugar de construir sistemáticamente un nuevo conjunto de herramientas e instrumentos de neurociencia.
  • Muchos colegas todavía creen que hay algo especial en el aumento de redes neuronales y cerebros biológicos reales que de alguna manera ningún modelo podrá capturar, o detalles de neuronas biológicas que son mágicas y nunca se pueden reproducir en artificiales.
  • Todavía es imposible estudiar la representación de neuronas en capas internas debido a la falta de herramientas que puedan registrar todas las entradas y salidas posibles en una red neuronal real. El mapeo de la conectividad ayudará, pero no sin saber qué se supone que debe hacer cada neurona, al menos hasta cierto punto.
  • Para ayudar a este problema, estábamos proponiendo instrumentos de registro optogenéticos complejos que podrían estudiar la evolución espacio-temporal de los cerebros en condiciones de la vida real (comportamiento de los animales), mientras que pocos investigadores querían usarlos y salirse del tren de la grabación neural de electrodos.

Trabajar con redes neuronales artificiales permite superar muchas de estas limitaciones, manteniendo un grado variable de fidelidad a los principios biológicos. Las redes neuronales artificiales se pueden diseñar en una simulación por computadora, pueden funcionar muy rápido y pueden usarse hoy para tareas prácticas. Esto es básicamente lo que ha estado haciendo el aprendizaje profundo en los últimos 5 a 10 años. Además, estos sistemas son completamente observables: sabemos exactamente cómo funcionan las neuronas y qué respuesta dan y cuáles fueron las entradas en todas las condiciones. También sabemos con todo detalle cómo se capacitaron para desempeñarse de una manera específica.

Pero la pregunta es: ¿Qué principio biológico es importante seguir? Si bien no tenemos respuesta a estas preguntas, definitivamente podemos concluir que si una red neuronal artificial puede resolver una tarea práctica, será importante, independientemente de si imita perfectamente o no una contraparte biológica. Estudiar 1 mm³ de corteza cerebral y esperar que podamos hacernos una idea de cómo funciona y aprende el cerebro no está bien fundado. Es posible que obtengamos muchos datos y detalles, pero todo esto puede descartarse ya que el único principio de funcionamiento subyacente es de importancia. Por ejemplo: no necesitamos saber dónde está cada molécula o gota de agua en un arroyo, todo lo que necesitamos saber es hacia dónde se dirige en promedio y cuál es el tamaño promedio del arroyo. Y para probar estos modelos subyacentes, podemos usar nuestras ideas o simulaciones, o incluso mejor, diseñar un sistema que pueda diseñar un sistema sintético para nosotros. No necesitamos aplicar ingeniería inversa a todos los aspectos de una pieza de tejido, ya que tiene poca relevancia para sus algoritmos subyacentes y su principio operativo. De la misma manera que no necesitamos saber cómo funciona nuestro oído y cuerda vocal, para poder enviar voz a todo el mundo con radioteléfonos, superando las capacidades de cualquier entidad biológica de este planeta. Lo mismo puede decirse de las alas de los aviones.

El artículo dice: "La IA es no construido sobre "redes neuronales" similares a las del cerebro? Utilizan un modelo de neuronas demasiado simplificado. Las diferencias son muchas e importan ”. Esta afirmación se ha pronunciado muchas veces para afirmar que la biología tiene alguna propiedad especial que no conocemos y que no podemos hacer ningún progreso sin saberlo. Esto no tiene sentido, ya que hemos avanzado mucho sin conocer todos los detalles, de hecho, esto puede probar que los detalles son no importante. No ha habido ni una sola pieza de evidencia que demuestre que si agregamos algún "detalle" a la simple neurona artificial del aprendizaje profundo, el sistema puede mejorar el rendimiento. No hay evidencia porque todos los sistemas neuromórficos operan en modelos y datos de juguetes, y no pueden escalar al éxito del aprendizaje profundo. Por tanto, no se puede hacer ninguna comparación hasta la fecha. Un día puede que sea así, pero les aseguro que su “detalle” puede simplemente codificarse como más neuronas y más capas o un simple recableado.

Leer este artículo sobre Spectrum me recuerda que el la situación no ha cambiado en los últimos 5 a 10 años y que todavía no sabemos cuánto funciona el cerebro y todavía no tenemos las herramientas para investigar esto. Hay mucha información que respalda esta afirmación, y ha habido dos grandes iniciativas para estudiar el cerebro tanto en EE. UU. Como en Europa, ambas con un éxito muy limitado. No soy negativo sobre este campo, solo estoy expresando mis observaciones aquí. Espero que algunas mentes inteligentes vengan e inventen nuevas herramientas, como lo he intentado y puedo haber fallado, por ahora. Pero, por favor, dejemos de pinchar el cerebro con algunos cables y sigamos afirmando que el EEG algún día resolverá todos nuestros problemas. Sería una persona muy feliz si pudiéramos hacer algunos avances en el área de la neurociencia, pero creo que la forma actual de hacer las cosas, la investigación básica, los objetivos y las herramientas deben reiniciarse y rediseñarse.

Y tal vez es por eso que en este artículo de IEEE Spectrum todos los neurocientíficos dicen que llevará cientos de años alcanzar la IA a nivel humano, mientras que todos los investigadores en IA dicen que tomará entre 20 y 50 años. Porque en neurociencia hasta ahora, ha habido poco progreso en la explicación de las redes neuronales, mientras que en la inteligencia artificial / aprendizaje profundo, el progreso ocurre a diario. La llamo la división IA / neurociencia, que solo crecerá.


¿Hay humanos a los que el cerebro envía señales a las extremidades más rápido que el promedio? - biología

Las neuronas y el sistema nervioso - Parte 2

2 - Nervios espinales (31 pares) y sus ramas


Divisiones del sistema nervioso


Fuente: training.seer.cancer.gov


Fuente: http://mail.med.upenn.edu/


    2 - Visceral: suministra y recibe fibras hacia y desde el músculo liso, el músculo cardíaco y las glándulas. Las fibras motoras viscerales (las que irrigan el músculo liso, el músculo cardíaco y las glándulas) forman el sistema nervioso autónomo. La ANS tiene dos divisiones:
    • División parasimpática: importante para el control de las funciones corporales 'normales', por ejemplo, el funcionamiento normal del sistema digestivo.
    • División comprensiva: también llamada división de 'lucha o huida' importante para ayudarnos a lidiar con el estrés

    1 - Mielencéfalo, que incluye la médula

    2 - Metencéfalo, que incluye la protuberancia y el cerebelo

    3 - Mesencéfalo, que incluye el mesencéfalo (tectum y tegmentum)

    4 - Diencéfalo, que incluye el tálamo y el hipotálamo

    5 - Telencéfalo, que incluye el cerebro (corteza cerebral, ganglios basales y cuerpo medular amp)


    Cerebro humano (sección coronal). Las divisiones del cerebro incluyen (1) cerebro, (2) tálamo, (3) mesencéfalo,
    (4) protuberancia y (5) bulbo raquídeo. (6) es la parte superior de la médula espinal (Fuente: Wikipedia).

    Estructuras del cerebro:

      1 - continuo con médula espinal

    2 - contiene tractos ascendentes y descendentes que se comunican entre la médula espinal y varias partes del cerebro

      • centro cardioinhibitorio, que regula la frecuencia cardíaca
      • centro respiratorio, que regula el ritmo básico de la respiración
      • centro vasomoter, que regula el diámetro de los vasos sanguíneos

      2 - Origen de cuatro pares craneales (V o trigémino, VI o abducens, VII o facial, y VIII o vestibulococlear)

      3 - contiene un centro neumotáxico (un centro respiratorio)

      los tronco encefálico es la región entre el diencéfalo (tálamo e hipotálamo) y la médula espinal. Consta de tres partes: mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo. El mesencéfalo es la porción más superior del tronco encefálico. La protuberancia es la porción media abultada del tronco encefálico. Esta región consta principalmente de fibras nerviosas que forman tractos de conducción entre los centros cerebrales superiores y la médula espinal. El bulbo raquídeo, o simplemente médula, se extiende hacia abajo desde la protuberancia. Continúa con la médula espinal en el foramen magnum. Todas las fibras nerviosas ascendentes (sensoriales) y descendentes (motoras) que conectan el cerebro y la médula espinal pasan a través de la médula (Fuente: training.seer.cancer.gov).

        1 - Corpora quadrigemina: reflejos visuales y centro de retransmisión de la información auditiva. Dos pares de protuberancias redondeadas en la superficie superior del mesencéfalo marcan la ubicación de cuatro núcleos, que se denominan colectivamente "corpora quadrigemina". Estas masas contienen los centros de ciertos reflejos visuales, como los responsables de mover los ojos para ver algo al girar la cabeza. También contienen los centros de reflejos auditivos que operan cuando es necesario mover la cabeza para que los sonidos se escuchen mejor.

      2 - Pedúnculos cerebrales - tractos de fibras ascendentes y descendentes

      3 - Origen de dos pares craneales (III u oculomotor y amp IV o troclear)


      1- velo medular posterior, 2 - plexo coroideo, 3 - cisterna cerebellodellaris de la cavidad subaracnoidea, 4 - canal central,
      5 - corpora quadrigemina, 6 - pedúnculo cerebral, 7 - medular anterior, 8 - revestimiento ependimario del ventrículo, y 9 - cisterna pontis de la cavidad subaracnoidea
      (Fuente: Wikipedia).

        1 - Control del sistema nervioso autónomo

      2 - Recepción de impulsos sensoriales de vísceras

      3 - Intermediario entre el sistema nervioso y el sistema endocrino amp

      4 - Control de la temperatura corporal

      7 - Parte del sistema límbico (emociones como rabia y agresión)

      8 - Parte de la formación reticular

        1 - porciones ubicadas en la médula espinal, la médula, la protuberancia, el mesencéfalo y el hipotálamo

      2 - necesario para despertar del sueño y mantener la conciencia

        1 - la mayor parte del cerebro humano

      • Corteza:
        • 2-4 mm externos del cerebro
        • consiste en materia gris (cuerpos celulares y sinapsis sin mielina)
            • 'doblado', con áreas dobladas hacia arriba llamadas circunvoluciones y depresiones o surcos llamados surcos
            • consta de cuatro lóbulos primarios
                • las áreas funcionales incluyen áreas motoras (inician impulsos que causarán la contracción de los músculos esqueléticos) (ver Mapa de la corteza motora), áreas sensoriales (reciben impulsos sensoriales de todo el cuerpo) y áreas de asociación (para análisis)


                Sistemas de control de movimiento del modelo «delantero» (a) e «inverso» (b). Según las "instrucciones" de la corteza premotora (P), un área de la corteza motora (controlador o TC) envía impulsos al objeto controlado (CO, una parte del cuerpo). La corteza visual (CV) media la retroalimentación de la parte del cuerpo a la corteza motora. La flecha punteada indica que la parte del cuerpo se copia como un "modelo interno" en el cerebelo. En el sistema de control del modelo directo, el control de la parte del cuerpo (CO) por parte de la corteza motora (CT) se puede realizar con precisión haciendo referencia a la retroalimentación interna. En el sistema de control del modelo inverso, el control por retroalimentación de la corteza motora (CT) es reemplazado por el modelo inverso en sí (Ito 2008).


                La tasa de cambio en el grosor cortical en niños y adolescentes de diferente inteligencia. Los valores positivos indican un aumento del grosor cortical, los valores negativos indican un adelgazamiento cortical. El punto de intersección en el X El eje (0) representa la edad de máximo grosor cortical (5,6 años para el promedio, 8,5 años para el alto y 11,2 años para el grupo de inteligencia superior).

                La corteza madura más rápido en la juventud con un coeficiente intelectual superior - Los niños y adolescentes con un coeficiente intelectual superior se distinguen por la rapidez con la que la parte pensante de su cerebro se espesa y se adelgaza a medida que crecen. Las imágenes por resonancia magnética (MRI) mostraron que su cerebro y su manto externo, o corteza, se espesa más rápidamente durante la infancia, alcanzando su punto máximo más tarde que en sus pares y tal vez reflejando una ventana de desarrollo más larga para los circuitos de pensamiento de alto nivel. También se adelgaza más rápido durante el final de la adolescencia, probablemente debido al debilitamiento de las conexiones neuronales no utilizadas a medida que el cerebro agiliza sus operaciones. Aunque la mayoría de los estudios de resonancia magnética anteriores sobre el desarrollo del cerebro compararon datos de diferentes niños de diferentes edades, Shaw et al. (2006) controlaron la variación individual en la estructura del cerebro siguiendo a los mismos 307 niños y adolescentes, de 5 a 19 años, a medida que crecían. La mayoría fueron escaneados dos o más veces a intervalos de dos años. Las exploraciones resultantes se dividieron en tres grupos iguales y se analizaron en función de los puntajes de las pruebas de CI: superior (121-145), alto (109-120) y promedio (83-108). Los investigadores encontraron que la relación entre el grosor de la corteza y el coeficiente intelectual variaba con la edad, particularmente en la corteza prefrontal, sede del razonamiento abstracto, la planificación y otras funciones "ejecutivas". Los niños de 7 años más inteligentes tendían a comenzar con una corteza relativamente más delgada que se engrosaba rápidamente, alcanzando su punto máximo a los 11 o 12 años antes de adelgazar. En sus pares con coeficiente intelectual promedio, una corteza inicialmente más gruesa alcanzó su punto máximo a los 8 años, con un adelgazamiento gradual a partir de entonces. Aquellos en el rango alto mostraron una trayectoria intermedia (ver más abajo). Aunque la corteza se estaba adelgazando en todos los grupos en la adolescencia, el grupo superior mostró las tasas de cambio más altas. "Los niños cerebrales no son más inteligentes únicamente en virtud de tener más o menos materia gris a una edad determinada", explicó el coautor J. Rapoport. & ldquoMás bien, el coeficiente intelectual está relacionado con la dinámica de la maduración de la corteza. & rdquo Las diferencias observadas son consistentes con los hallazgos de la resonancia magnética funcional, que muestran que los niveles de activación en las áreas prefrontales se correlacionan con el coeficiente intelectual, señalan los investigadores. Sugieren que el engrosamiento prolongado de la corteza prefrontal en niños con coeficientes intelectuales superiores podría reflejar un "período crítico extendido para el desarrollo de circuitos cognitivos de alto nivel". -o-perder-it & rdquo de células cerebrales, neuronas y sus conexiones a medida que el cerebro madura y se vuelve más eficiente durante la adolescencia. "Las personas con mentes muy ágiles tienden a tener una corteza muy ágil", dijo el coautor P. Shaw.

                  • Cuerpo medular:
                    • la 'materia blanca' del cerebro consiste en axones mielinizados
                    • los tipos de axones incluyen:
                      • fibras comisurales: conducen impulsos entre los hemisferios cerebrales (y forman el cuerpo calloso)
                            • fibras de proyección: conducen impulsos dentro y fuera de los hemisferios cerebrales
                            • fibras de asociación: conducen impulsos dentro de los hemisferios
                            • masas de materia gris en cada hemisferio cerebral
                            • importante en el control de los movimientos musculares voluntarios

                              1 - consta de un grupo de núcleos + tractos de fibras

                            2: ubicado en parte en la corteza cerebral, el tálamo y el hipotálamo

                            • agresión
                            • temor
                            • alimentación
                            • sexo (regulación del impulso sexual y comportamiento sexual)

                            La médula espinal se extiende desde el cráneo (foramen magnum) hasta la primera vértebra lumbar. Al igual que el cerebro, la médula espinal está formada por materia gris y materia blanca. La materia gris (cuerpos celulares y sinapsis) del cordón se encuentra en el centro y está rodeada por materia blanca (axones mielinizados). La sustancia blanca de la médula espinal consiste en tractos de fibras ascendentes y descendentes, con los tractos ascendentes transmitiendo información sensorial (de receptores en la piel, músculos esqueléticos, tendones, articulaciones y varios receptores viscerales) y los tractos descendentes transmitiendo información motora (para músculos esqueléticos, músculo liso, músculo cardíaco y glándulas). La médula espinal también es responsable de los reflejos espinales.


                            http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Medulla_spinalis_-_tracts_-_English.svg

                            Reflejo- respuesta rápida (e inconsciente) a los cambios en el entorno interno o externo necesarios para mantener la homeostasis

                              1 - receptor - responde al estímulo
                              2 - vía aferente (neurona sensorial) - transmite el impulso a la médula espinal
                              3 - Sistema Nervioso Central - la médula espinal procesa la información
                              4 - vía eferente (neurona motora) - transmite impulsos fuera de la médula espinal
                              5- efector: un músculo o glándula que recibe el impulso de la neurona motora y lleva a cabo la respuesta deseada.
                            • Aferente somático
                            • Eferente somático
                            • Aferente visceral
                            • Eferente visceral

                            Neuronas eferentes somáticas son neuronas motoras que conducen impulsos desde la médula espinal hasta los músculos esqueléticos. Estas neuronas son neuronas multipolares, con cuerpos celulares ubicados en la materia gris de la médula espinal. Las neuronas eferentes somáticas salen de la médula espinal a través de la raíz ventral de los nervios espinales.

                            Neuronas aferentes viscerales son neuronas sensoriales que conducen impulsos iniciados en receptores del músculo liso y del músculo cardíaco. Estas neuronas se denominan colectivamente enteroceptores o visceroceptores. Las neuronas aferentes viscerales son neuronas unipolares que ingresan a la médula espinal a través de la raíz dorsal y sus cuerpos celulares están ubicados en los ganglios de la raíz dorsal.

                            • El eferente visceral 1 (también llamado neurona preganglionar) es una neurona multipolar que comienza en la materia gris de la médula espinal, que es donde se encuentra su cuerpo celular. Esta neurona sale del cordón a través de la raíz ventral de un nervio espinal, sale del nervio espinal a través de una estructura llamada rama blanca y luego termina en un ganglio autónomo (simpático o parasimpático). En el ganglio, la neurona visceral eferente 1 hace sinapsis con una neurona visceral eferente 2.
                            • El eferente visceral 2 (también llamado neurona posganglionar) es también una neurona multipolar y comienza en el ganglio simpático (que es donde se encuentra su cuerpo celular). Las 2 neuronas eferentes viscerales pueden salir del ganglio a través de la rama gris y luego continuar hacia alguna estructura visceral (músculo liso, músculo cardíaco o glándula).

                            Los 4 tipos de neuronas periféricas: aferente somática (arriba a la derecha), eferente somático (abajo a la derecha),
                            visceral aferente (arriba a la izquierda) y visceral eferente (abajo a la izquierda).

                              1 - enteramente motor (compuesto por las fibras eferentes viscerales)

                            • Las neuronas simpáticas salen del sistema nervioso central a través de los nervios espinales en las regiones torácica y lumbar de la médula espinal.
                            • Las neuronas parasimpáticas abandonan el sistema nervioso central a través de los nervios craneales más los nervios espinales en la región sacra de la médula espinal.


                            Sistema nervioso autónomo: control de los músculos involuntarios.

                            3 - los impulsos siempre viajan a lo largo de dos neuronas: preganglionares y posganglionares

                            4 - Transmisores químicos: todas las neuronas autónomas son colinérgicas o adrenérgicas


                            ¿En qué se diferencia la estructura del cerebro?

                            "La neuroanatomía del autismo es difícil de describir", dice el Dr. Culotta. Por lo tanto, podría ser más fácil hablar sobre la arquitectura del cerebro y cómo el cerebro autista puede diferir.

                            Entonces, ¿qué es diferente en la estructura de este órgano de tres libras? Comencemos con un repaso rápido de la anatomía: en primer lugar, el cerebro se divide en dos mitades o hemisferios. Son estos dos hemisferios los que nos dan la idea de un cerebro izquierdo y un cerebro derecho. En realidad, nuestro pensamiento y procesos cognitivos van y vienen entre las dos mitades. “Existe un poco de dificultad en el autismo para comunicarse entre los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro. No hay tantas conexiones fuertes entre los dos hemisferios ”, dice el Dr. Anderson.

                            En los últimos años, la ciencia ha descubierto que los hemisferios de los cerebros con TEA tienen un poco más de simetría que los de un cerebro normal. Esta pequeña diferencia en la asimetría no es suficiente para diagnosticar TEA, según un informe en Comunicaciones de la naturaleza. Y todavía se está investigando exactamente cómo la simetría puede influir en los rasgos del autismo.

                            Esto es lo que saben los investigadores. La asimetría izquierda-derecha es un aspecto importante de la organización del cerebro. Algunas funciones del cerebro tienden a estar dominadas, o para usar el término técnico lateralizadas, por un lado del cerebro. Un ejemplo es el habla y la comprensión. Para la mayoría de las personas (95 por ciento de los diestros y alrededor del 70 por ciento de los zurdos) se procesa en el hemisferio cerebral izquierdo. Las personas con TEA tienden a tener una lateralización del lenguaje hacia la izquierda reducida, lo que podría ser la razón por la que también tienen una tasa más alta de ser zurdos en comparación con la población general.

                            Las diferencias en el cerebro no se detienen ahí. Otra revisión rápida de Biología 101: Dentro de cada mitad, hay lóbulos: frontal, parietal, occipital y temporal. Dentro de estos lóbulos hay estructuras que se encargan de todo, desde el movimiento hasta el pensamiento. En la parte superior de los lóbulos, se encuentra la corteza cerebral, también conocida como materia gris. Aquí es donde ocurre el procesamiento de la información.Los pliegues del cerebro se suman a la superficie de la corteza cerebral. Cuanta más superficie o materia gris haya, más información se puede procesar.

                            Ahora, vamos a ponernos un poco técnicos. La materia gris se ondula en picos y valles llamados circunvoluciones y surcos, respectivamente. Según investigadores de la Universidad Estatal de San Diego, estos pliegues y arrugas profundos pueden desarrollarse de manera diferente en el TEA. Específicamente, en los cerebros autistas hay significativamente más plegamiento en los lóbulos parietal y temporal izquierdos, así como en las regiones frontal y temporal derecha.

                            "Estas alteraciones a menudo se correlacionan con modificaciones en la conectividad de la red neuronal", dice el Dr. Culotta. “De hecho, se ha propuesto que las regiones corticales fuertemente conectadas se juntan durante el desarrollo, con la formación de circunvoluciones en el medio. En el cerebro autista, la conectividad reducida del cerebro, conocida como hipoconectividad, permite que las regiones débilmente conectadas se separen y se formen surcos entre ellas ". La investigación ha demostrado que cuanto más profundos son los hoyos surcales de tesis, más se ve afectada la producción del lenguaje.

                            ¿Prueba de autismo infantil (autoevaluación)?

                            Responda nuestro cuestionario de 3 minutos para ver si su hijo puede tener autismo.

                            A pesar de toda esta información sobre cómo se podría configurar un cerebro autista, su neurobiología sigue siendo un misterio. “Una cosa que se ha convertido en una observación más reciente es que puede que no se trate solo de la estructura del cerebro, en otras palabras, puede que no se trate tanto del hardware como del software”, dice el Dr. Anderson.

                            “Puede ser el momento de la actividad cerebral que & # 8217 sea anormal, que las señales de una región del cerebro a otra se vuelvan borrosas con el tiempo”, dice el Dr. Anderson. "Y el resultado de eso es que el cerebro es más estable en el autismo y no es capaz de moverse entre diferentes pensamientos o actividades tan rápida o eficientemente como alguien sin autismo".


                            El neurólogo que se hackeó el cerebro & # 8212 y casi perdió la cabeza

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                            La cirugía cerebral duró 11 horas y media, comenzando en la tarde del 21 de junio de 2014 y extendiéndose hacia el Caribe antes del amanecer del día siguiente. Por la tarde, después de que desapareciera el efecto de la anestesia, entró el neurocirujano, se quitó las gafas de montura metálica y las levantó para que las examinara su paciente vendado. "¿Cómo se llaman estos?" preguntó.

                            Phil Kennedy se quedó mirando los vasos por un momento. Luego, su mirada se desvió hacia el techo y la televisión. "Uh ... uh ... ai ... aiee", balbuceó después de un rato, "... aiee ... aiee ... aiee".

                            "Está bien, tómate tu tiempo", dijo el cirujano, Joel Cervantes, haciendo todo lo posible por parecer tranquilo. Kennedy volvió a intentar responder. Parecía como si estuviera tratando de obligar a su cerebro a trabajar, como alguien con dolor de garganta que se apresura a tragar.

                            Mientras tanto, la mente del cirujano seguía dando vueltas al mismo pensamiento inquietante: "No debería haber hecho esto".

                            Cuando Kennedy tomó un bolígrafo y trató de escribir un mensaje, salió como letras al azar garabateadas en una página. "Pensé que lo habíamos dañado de por vida", dice Powton.

                            Cuando Kennedy había llegado al aeropuerto de la ciudad de Belice unos días antes, había estado lúcido y preciso, un hombre de 66 años con la apariencia rígida y autoritaria de un médico de televisión. No le había ocurrido nada, no había necesidad médica de que Cervantes le abriera el cráneo. Pero Kennedy quería una cirugía cerebral y estaba dispuesto a pagar $ 30,000 para que se la hiciera.

                            Kennedy fue una vez un neurólogo famoso. A fines de la década de 1990, fue noticia mundial por implantar varios electrodos de alambre en el cerebro de un hombre paralítico y luego enseñarle al paciente encerrado a controlar un cursor de computadora con su mente. Kennedy llamó a su paciente el "primer cyborg" del mundo, y la prensa aclamó su hazaña como la primera vez que una persona se comunica a través de una interfaz cerebro-computadora. A partir de entonces, Kennedy dedicó su vida al sueño de construir más y mejores cyborgs y desarrollar una forma de digitalizar completamente los pensamientos de una persona.

                            Ahora era el verano de 2014, y Kennedy había decidido que la única forma de avanzar en su proyecto era hacerlo personal. Para su próximo avance, accedería a un cerebro humano sano. Su propia.

                            De ahí el viaje de Kennedy a Belice para ser operado. Un agricultor de naranjas local y ex propietario de un club nocturno, Paul Powton, había manejado la logística de la operación de Kennedy, y Cervantes, el primer neurocirujano nacido en Belice, manejaba el bisturí. Powton y Cervantes fueron los fundadores de Quality of Life Surgery, una clínica de turismo médico que trata el dolor crónico y los trastornos de la columna y que también se especializa en estos días en abdominoplastias, trabajos de nariz, reducción de senos masculinos y otras mejoras médicas.

                            Al principio, el procedimiento que Kennedy contrató a Cervantes para realizar —la implantación de un juego de electrodos de vidrio y alambre de oro debajo de la superficie de su propio cerebro— pareció ir bastante bien. No hubo mucho sangrado durante la cirugía. Pero su recuperación estuvo plagada de problemas. Dos días después, Kennedy estaba sentado en su cama cuando, de repente, su mandíbula comenzó a chirriar y castañetear, y una de sus manos comenzó a temblar. A Powton le preocupaba que la incautación le rompiera los dientes a Kennedy.

                            Sus problemas de lenguaje también persistieron. "Ya no tenía sentido", dice Powton. "Siguió disculpándose, 'Lo siento, lo siento', porque no podía decir nada más". Kennedy aún podía pronunciar sílabas y algunas palabras dispersas, pero parecía haber perdido el pegamento que las unía en frases y oraciones. Cuando Kennedy tomó un bolígrafo e intentó escribir un mensaje, salió como letras al azar garabateadas en una página.

                            Al principio, Powton quedó impresionado por lo que llamó el enfoque de la ciencia Indiana Jones de Kennedy: irse a Belice, romper las reglas estándar de la investigación, jugar con su propia mente. Sin embargo, ahora aquí estaba, aparentemente encerrado. "Pensé que lo habíamos dañado de por vida", dice Powton. "Yo estaba como, ¿qué hemos hecho?"

                            Por supuesto, el médico estadounidense nacido en Irlanda conocía los riesgos mucho mejor que Powton y Cervantes. Después de todo, Kennedy había inventado esos electrodos de vidrio y oro y supervisó su implantación en casi media docena de personas. Así que la pregunta no era qué le habían hecho Powton y Cervantes a Kennedy, sino qué se había hecho Phil Kennedy a sí mismo.

                            Durante el tiempo que ha habido computadoras, ha habido personas que intentan encontrar una forma de controlarlas con nuestras mentes. En 1963, un científico de la Universidad de Oxford informó que había descubierto cómo utilizar las ondas cerebrales humanas para controlar un simple proyector de diapositivas. Casi al mismo tiempo, un neurocientífico español de la Universidad de Yale, José Delgado, acaparó los titulares con una gran manifestación en una plaza de toros en Córdoba, España. Delgado había inventado un dispositivo que llamó stimoceiver: un implante cerebral controlado por radio que podía captar señales neuronales y producir pequeñas descargas en la corteza. Cuando Delgado subió al ruedo, mostró una capa roja para incitar al toro a cargar. Cuando el animal se acercó, Delgado presionó dos botones en su transmisor de radio: el primero activó el núcleo caudado del toro y detuvo al animal, el segundo lo hizo girar y trotar hacia una pared.

                            Delgado soñaba con usar sus electrodos para acceder directamente a los pensamientos humanos: leerlos, editarlos, mejorarlos. “La raza humana se encuentra en un punto de inflexión evolutivo. Estamos muy cerca de tener el poder de construir nuestras propias funciones mentales ", dijo. Los New York Times en 1970, después de probar sus implantes en sujetos humanos con enfermedades mentales. "La pregunta es, ¿qué tipo de humanos nos gustaría, idealmente, construir?"

                            El avance de Kennedy fue sacar el cerebro dentro el electrodo.

                            Como era de esperar, el trabajo de Delgado puso nerviosa a mucha gente. Y en los años que siguieron, su programa se desvaneció, acosado por la controversia, hambriento de financiamiento para la investigación y bloqueado por las complejidades del cerebro, que no era tan susceptible al simple cableado caliente como Delgado había imaginado.

                            Mientras tanto, los científicos con agendas más modestas, que querían simplemente descifrar las señales del cerebro, en lugar de agarrar la civilización por las neuronas, continuaron colocando cables en las cabezas de los animales de laboratorio. En la década de 1980, los neurocientíficos habían descubierto que si usa un implante para registrar señales de grupos de células en, digamos, la corteza motora de un mono, y luego promedia todos sus disparos juntos, puede averiguar hacia dónde quiere moverse el mono. su extremidad, un hallazgo que muchos consideraron como el primer paso importante hacia el desarrollo de prótesis controladas por el cerebro para pacientes humanos.

                            Pero los implantes tradicionales de electrodos cerebrales utilizados en gran parte de esta investigación tenían un gran inconveniente: las señales que captaban eran notoriamente inestables. Debido a que el cerebro es un medio gelatinoso, las células a veces se desvían fuera de rango mientras se registran o terminan muriendo por el trauma de chocar con una pieza puntiaguda de metal. Con el tiempo, los electrodos pueden quedar tan cubiertos de tejido cicatricial que sus señales se desvanecen por completo.

                            El avance de Phil Kennedy, el que definiría su carrera en neurociencia y finalmente lo encaminaría hacia una mesa de operaciones en Belice, comenzó como una forma de resolver este problema básico de bioingeniería. Su idea era tirar del cerebro dentro del electrodo para que el electrodo permaneciera anclado de manera segura dentro del cerebro. Para hacer esto, colocó las puntas de algunos alambres de oro recubiertos de teflón dentro de un cono de vidrio hueco. En el mismo espacio diminuto, insertó otro componente crucial: una fina porción de nervio ciático. Esta migaja de biomaterial serviría para fertilizar el tejido neural cercano, atrayendo a los brazos microscópicos de las células locales a desplegarse en el cono. En lugar de hundir un cable desnudo en la corteza, Kennedy convencería a las células nerviosas para que tejieran sus crecimientos en zarcillos alrededor del implante, bloqueándolo en su lugar como un enrejado enredado en la hiedra. (Para sujetos humanos, reemplazaría el nervio ciático con un cóctel químico conocido por estimular el crecimiento neuronal).

                            El diseño del cono de vidrio parecía ofrecer un beneficio increíble. Ahora los investigadores podrían dejar sus cables in situ durante largos períodos de tiempo. En lugar de captar fragmentos de la actividad del cerebro durante sesiones individuales en el laboratorio, podrían sintonizar las bandas sonoras de toda la vida del parloteo eléctrico del cerebro.

                            Kennedy llamó a su invento el electrodo neurotrófico. Poco después de que se le ocurriera, dejó su puesto académico en Georgia Tech y puso en marcha una empresa de biotecnología llamada Neural Signals. En 1996, después de años de pruebas con animales, Neural Signals recibió la aprobación de la FDA para implantar electrodos cónicos de Kennedy en pacientes humanos, como un posible salvavidas para personas que no tenían otra forma de moverse o hablar. Y en 1998, Kennedy y su colaborador médico, el neurocirujano Roy Bakay de la Universidad de Emory, se hicieron cargo del paciente que los convertiría en celebridades científicas.

                            Johnny Ray era un contratista de paneles de yeso de 52 años y veterano de Vietnam que había sufrido un derrame cerebral en la base de su cerebro. La herida lo había dejado conectado a un ventilador, atrapado en la cama y paralizado, excepto por leves espasmos en la cara y el hombro. Podía responder preguntas sencillas parpadeando dos veces para "sí" y una vez para "no".

                            Dado que el cerebro de Ray no tenía forma de transmitir sus señales a sus músculos, Kennedy intentó intervenir la cabeza de Ray para ayudarlo a comunicarse. Kennedy y Bakay colocaron electrodos en la corteza motora primaria de Ray, el parche de tejido que controla los movimientos voluntarios básicos. (Encontraron el lugar perfecto colocando primero a Ray en una máquina de resonancia magnética y pidiéndole que se imaginara moviendo su mano. Luego colocaron el implante en el lugar que se iluminó con más intensidad en sus escáneres de resonancia magnética funcional). Una vez que los conos estuvieron en su lugar, Kennedy los conecté a un transmisor de radio implantado en la parte superior del cráneo de Ray, justo debajo del cuero cabelludo.

                            Kennedy trabajaba con Ray tres veces a la semana, tratando de decodificar las ondas de su corteza motora y luego convertirlas en acciones. Con el paso del tiempo, Ray aprendió a modular las señales de su implante con solo pensar. Cuando Kennedy lo conectó a una computadora, pudo usar esas modulaciones para controlar un cursor en la pantalla (aunque solo a lo largo de una línea de izquierda a derecha). Luego, movía el hombro para activar un clic del mouse. Con esta configuración, Ray podía elegir letras de un teclado en pantalla y deletrear palabras muy lentamente.

                            "Esto está a la vanguardia, es Guerra de las Galaxias ", dijo Bakay a una audiencia de compañeros neurocirujanos en octubre de 1998. Unas semanas más tarde, Kennedy presentó sus resultados en la conferencia anual de la Sociedad de Neurociencias. Eso fue suficiente para enviar la asombrosa historia de Johnny Ray, una vez encerrada, ahora escribiendo con su mente—En periódicos de todo el país y del mundo. Ese diciembre, tanto Bakay como Kennedy fueron invitados a Buenos dias America. En enero de 1999, apareció la noticia de su experimento en El Washington Post. "Mientras Philip R. Kennedy, médico e inventor, prepara a un hombre paralítico para operar una computadora con sus pensamientos", comenzaba el artículo, "brevemente parece posible que se esté desarrollando una escena histórica en esta habitación de hospital y que Kennedy podría ser un nuevo Alexander Campana Graham."

                            A raíz de su éxito con Johnny Ray, Kennedy parecía estar al borde de algo grande. Pero cuando él y Bakay colocaron implantes cerebrales en dos pacientes más encerrados en 1999 y 2002, sus casos no impulsaron el proyecto. (La incisión de un paciente no se cerró y el implante tuvo que ser retirado; la enfermedad del otro paciente progresó tan rápidamente que inutilizó las grabaciones neurales de Kennedy). El mismo Ray murió de un aneurisma cerebral en el otoño de 2002.

                            Mientras tanto, otros laboratorios fueron progresando con las prótesis controladas por el cerebro, pero utilizaban equipos diferentes, por lo general pestañas pequeñas, que miden un par de milímetros cuadrados, con docenas de cables desnudos que sobresalen del cerebro. En las guerras de formatos del diminuto campo de los implantes neuronales, los electrodos de vidrio y cono de Kennedy se parecían cada vez más a Betamax: una tecnología viable y prometedora que finalmente no se afianzó.

                            No fue solo el hardware lo que distingue a Kennedy de los otros científicos que trabajan en interfaces cerebro-computadora. La mayoría de sus colegas se centraron en un solo tipo de prótesis de control neuronal, del tipo que al Pentágono le gustaba financiar a través de Darpa: un implante que ayudaría a un paciente (o un veterano herido) a usar prótesis. En 2003, un laboratorio de la Universidad Estatal de Arizona había colocado un conjunto de implantes dentro de un mono que permitían al animal llevarse un trozo de naranja a la boca con un brazo robótico controlado por la mente. Algunos años más tarde, investigadores de la Universidad de Brown informaron que dos pacientes paralizados habían aprendido a usar implantes para controlar los brazos de los robots con tal precisión que se podía tomar un trago de café de una botella.

                            Pero Kennedy estaba menos interesado en los brazos robóticos que en las voces humanas. El cursor mental de Ray mostró que los pacientes encerrados podían compartir sus pensamientos a través de una computadora, incluso si esos pensamientos goteaban como brea de alquitrán a tres caracteres por minuto. ¿Qué pasaría si Kennedy pudiera construir una interfaz cerebro-computadora que fluyera tan suavemente como el habla de una persona sana?

                            El habla humana es inmensamente más complicada que el movimiento de una extremidad; requiere la coordinación de más de 100 músculos diferentes.

                            En muchos sentidos, Kennedy había asumido un desafío mucho mayor. El habla humana es inmensamente más complicada que cualquier movimiento de una extremidad. Lo que nos parece una acción básica, formular palabras, requiere la contracción y liberación coordinadas de más de 100 músculos diferentes, desde el diafragma hasta los de la lengua y los labios. Para construir una prótesis del habla funcional del tipo que Kennedy imaginó, un científico tendría que encontrar una manera de leer toda la elaborada orquestación del lenguaje vocal a partir de la salida de un puñado de electrodos.

                            Entonces, Kennedy intentó algo nuevo en 2004, cuando colocó sus implantes en el cerebro de un último paciente encerrado, un joven llamado Erik Ramsey, que había tenido un accidente automovilístico y había sufrido un derrame cerebral como el de Johnny Ray. Esta vez, Kennedy y Bakay no colocaron los electrodos cónicos en la parte de la corteza motora que controla los brazos y las manos. Empujaron los cables más abajo en una tira de tejido cerebral que cubre los lados del cerebro como una cinta para la cabeza. En la parte inferior de esta región se encuentra un parche de neuronas que envía señales a los músculos de los labios, la mandíbula, la lengua y la laringe. Ahí es donde Ramsey consiguió su implante, de 6 milímetros de profundidad.

                            Con este dispositivo, Kennedy le enseñó a Ramsey a producir sonidos vocales simples a través de un sintetizador. Pero Kennedy no tenía forma de saber cómo se sentía realmente Ramsey o qué estaba pasando exactamente por su cabeza. Ramsey podía responder a preguntas de sí o no moviendo los ojos hacia arriba o hacia abajo, pero este método falló porque Ramsey tenía problemas en los ojos. Kennedy tampoco tenía forma de corroborar sus pruebas de lenguaje. Le había pedido a Ramsey que imaginara palabras mientras registraba señales del cerebro de Ramsey, pero, por supuesto, Kennedy no tenía forma de saber si Ramsey realmente "dijo" las palabras en silencio.

                            La salud de Ramsey se deterioró, al igual que la electrónica del implante en su cabeza. Con el paso de los años, el programa de investigación de Kennedy también sufrió: sus becas no se renovaron, tuvo que dejar ir a sus ingenieros y técnicos de laboratorio y su socio, Bakay, murió. Ahora Kennedy trabajaba solo o con ayuda temporal contratada. (Todavía pasaba horas de trabajo tratando a pacientes en su clínica de neurología). Estaba seguro de que haría otro gran avance si pudiera encontrar otro paciente, idealmente alguien que pudiera hablar en voz alta, al menos al principio. Al probar su implante en, digamos, alguien en las primeras etapas de una enfermedad neurodegenerativa como la ELA, tendría la oportunidad de grabar desde las neuronas mientras la persona hablaba. De esa manera, podría descubrir la correspondencia entre cada sonido específico y la señal neuronal. Tendría tiempo para entrenar su prótesis de habla, para refinar su algoritmo para decodificar la actividad cerebral.

                            Pero antes de que Kennedy pudiera encontrar a su paciente con ELA, la FDA revocó la aprobación de sus implantes. Bajo las nuevas reglas, a menos que Kennedy pudiera demostrar que eran seguros y estériles, un requisito que en sí mismo requeriría fondos que él no tenía, dice que se le prohibió usar sus electrodos en más sujetos humanos.

                            Pero la ambición de Kennedy no se atenuó en todo caso, se desbordó. En el otoño de 2012, publicó una novela de ciencia ficción llamada 2051, que contaba la historia de Alpha, un pionero de los electrodos neuronales nacido en Irlanda como Kennedy que vivió, a la edad de 107 años, como el campeón y ejemplo de su propia tecnología: un cerebro conectado dentro de un soporte vital de 2 pies de altura. robot. La novela proporcionó una especie de bosquejo para los sueños de Kennedy: sus electrodos no serían simplemente una herramienta para ayudar a los pacientes encerrados a comunicarse, sino que también serían el motor de un futuro mejorado y cibernético en el que las personas viven como mentes en conchas de metal.

                            Cuando publicó su novela, Kennedy sabía cuál sería su próximo paso. El hombre que se había hecho famoso por implantar la primera interfaz de comunicación cerebro-máquina dentro de un paciente humano volvería a hacer algo que nunca antes se había hecho. No le quedaban otras opciones. "¿Qué diablos?", Pensó. "Lo haré yo solo".

                            Unos días después de la operación en Belice, Powton realizó una de sus visitas diarias a la casa de huéspedes donde Kennedy estaba convaleciente, una villa blanca brillante a una cuadra del Caribe. La recuperación de Kennedy había seguido yendo mal: cuanto más esfuerzo ponía en hablar, más parecía encerrarse. Y nadie de los Estados Unidos, quedó claro, vendría a quitarle al médico de las manos a Powton y Cervantes. Cuando Powton llamó a la prometida de Kennedy y le contó las complicaciones, no expresó mucha simpatía. "Traté de detenerlo, pero no me escuchó", dijo.

                            Sin embargo, en esta visita en particular, las cosas empezaron a mejorar. Era un día caluroso y Powton le trajo a Kennedy un zumo de lima. Cuando los dos hombres salieron al jardín, Kennedy inclinó la cabeza hacia atrás y dejó escapar un suspiro tranquilo y satisfecho. "Se siente bien", espetó después de tomar un sorbo.

                            En 2014, Phil Kennedy contrató a un neurocirujano en Belice para implantar varios electrodos en su cerebro y luego insertar un conjunto de componentes electrónicos debajo de su cuero cabelludo. De vuelta en casa, Kennedy usó este sistema para registrar sus propias señales cerebrales en una batería de experimentos de meses de duración. Su objetivo: descifrar el código neuronal del habla humana.

                            Después de eso, Kennedy todavía tuvo problemas para encontrar palabras para las cosas (podría mirar un lápiz y llamarlo bolígrafo), pero su fluidez mejoró. Una vez que Cervantes sintió que su cliente había vuelto a la mitad de la normalidad, lo autorizó a irse a casa. Sus primeros temores de haber dañado a Kennedy de por vida resultaron infundados: la pérdida del lenguaje que dejó a su paciente encerrado brevemente fue solo un síntoma de inflamación cerebral posoperatoria. Con eso bajo control, estaría bien.

                            Cuando Kennedy regresó a su consultorio para atender a pacientes pocos días después, los indicios más claros que quedaban de su aventura en Centroamérica eran algunos problemas persistentes de pronunciación y la vista de su cabeza afeitada y vendada, que a veces escondía debajo de un sombrero beliceño multicolor. . Durante los siguientes meses, Kennedy siguió tomando medicamentos anticonvulsivos mientras esperaba que sus neuronas crecieran dentro de los tres electrodos cónicos de su cráneo.

                            Luego, en octubre de ese mismo año, Kennedy voló de regreso a Belice para una segunda cirugía, esta vez para tener una bobina de potencia y un transceptor de radio conectados a los cables que sobresalen de su cerebro. Esa cirugía salió bien, aunque tanto Powton como Cervantes estaban desconcertados por los componentes que Kennedy quería metidos debajo de su cuero cabelludo. “Me sorprendió un poco que fueran tan grandes”, dice Powton. La electrónica tenía un aspecto retro y tosco. Powton, que juega con drones en su tiempo libre, estaba desconcertado de que alguien pudiera coser un artilugio tan anticuado dentro de su cabeza: "Yo estaba como, '¿No has oído hablar de microelectrónica, amigo?'"

                            Kennedy comenzó la fase de recopilación de datos de su gran autoexperimento tan pronto como regresó a casa desde Belice por segunda vez. La semana antes del Día de Acción de Gracias, fue a su laboratorio y balanceó una bobina de energía magnética y un receptor en su cabeza. Luego comenzó a registrar su actividad cerebral mientras decía diferentes frases en voz alta y para sí mismo, cosas como "Creo que a ella le divierte el zoológico" y "La alegría de un trabajo hace que un niño diga guau", mientras pulsa un botón para ayudar sincronice sus palabras con sus trazos neuronales, al igual que la forma en que el tablero de badajo de un cineasta sincroniza la imagen y el sonido.

                            Durante las siguientes siete semanas, pasó la mayoría de los días viendo pacientes desde las 8 am hasta las 3:30 pm y luego usó las tardes después del trabajo para realizar su batería de pruebas autoadministradas. En sus notas de laboratorio aparece como Sujeto PK, como si quisiera anonimizarse. Sus notas muestran que fue al laboratorio el día de Acción de Gracias y la víspera de Navidad.

                            El experimento no duró tanto como le hubiera gustado. La incisión en su cuero cabelludo nunca se cerró por completo sobre el voluminoso montículo de sus dispositivos electrónicos. Después de haber tenido el implante completo en su cabeza durante un total de solo 88 días, Kennedy volvió a pasar por el quirófano. Pero esta vez no se molestó en ir a Belice: una cirugía para salvaguardar su salud no necesitaba la aprobación de la FDA y estaría cubierta por su seguro regular.

                            El 13 de enero de 2015, un cirujano local abrió el cuero cabelludo de Kennedy, cortó los cables que venían de su cerebro y extrajo la bobina de alimentación y el transceptor. No intentó hurgar en la corteza de Kennedy en busca de las puntas de los tres electrodos de cono de vidrio que estaban incrustados allí. Era más seguro dejarlos donde yacían, enredados en el tejido cerebral de Kennedy, por el resto de su vida.

                            Sí, es posible comunicarse directamente a través de sus ondas cerebrales. Pero es terriblemente lento. Otros sustitutos del habla hacen el trabajo más rápido.

                            El laboratorio de Kennedy se encuentra en un frondoso parque de oficinas en las afueras de Atlanta, en una casa de madera amarilla. Una teja que cuelga en el frente identifica a la Suite B como el hogar del Laboratorio de Señales Neurales. Cuando me encontré con Kennedy allí un día de mayo de 2015, estaba vestido con una chaqueta de tweed y una corbata con motas azules, y su cabello estaba cuidadosamente separado y peinado hacia atrás desde su frente de una manera que revela una pequeña depresión en su sien izquierda. "Fue entonces cuando estaba colocando la electrónica", dice Kennedy con un ligero acento irlandés. “El retractor tiró de una rama del nervio que iba a mi músculo temporal. No puedo levantar esta ceja ". De hecho, noto que la operación ha dejado su hermoso rostro con una caída asimétrica.

                            Kennedy accede a mostrarme el video de su primera cirugía en Belice, que se ha guardado en un CD-ROM antiguo. Mientras me preparo mentalmente para ver el cerebro expuesto del hombre parado a mi lado, Kennedy coloca el disco en la unidad de una computadora de escritorio con Windows 95. Responde con un chirrido terrible, como si alguien afilara un cuchillo lentamente.

                            El disco tarda mucho en cargarse, tanto tiempo que tenemos tiempo para iniciar una conversación sobre su plan de investigación poco convencional. "Los científicos tienen que ser individuos", dice. "No se puede hacer ciencia por comité". Mientras continúa hablando sobre cómo Estados Unidos también fue construido por individuos y no por comités, el gruñido de la unidad de disco adquiere el timbre de un carro que rueda por un sendero rocoso: ga-chugga-chug, ga-chugga-chug. "¡Vamos, máquina!" dice, interrumpiendo su línea de pensamiento mientras hace clic con impaciencia en algunos iconos de la pantalla. "Oh, por el amor de Dios, solo tengo insertó el disco! "

                            "Extraeremos nuestros cerebros y los conectaremos a computadoras que harán todo por nosotros", dice Kennedy. Y los cerebros seguirán viviendo.

                            “Creo que la gente sobrevalora la cirugía cerebral por ser terriblemente peligrosa”, prosigue. "La cirugía cerebral no es tan difícil". Ga-chugga-chug, ga-chugga-chug, ga-chugga-chug. "Si tienes algo que hacer científicamente, solo tienes que ir y hacerlo y no escuchar a los detractores".

                            Por fin, se abre una ventana del reproductor de video en la PC, que revela una imagen del cráneo de Kennedy, su cuero cabelludo se separó de él con abrazaderas. El gruñido de la unidad de disco es reemplazado por el inquietante y chirriante sonido de un trozo de metal en un hueso. "Oh, entonces todavía están perforando mi pobre cabeza", dice mientras vemos su craneotomía comenzar a desarrollarse en la pantalla.

                            “Solo ayudar a los pacientes con ELA y a los pacientes encerrados es una cosa, pero no es ahí donde nos detenemos”, dice Kennedy, pasando al panorama general. “El primer objetivo es recuperar el habla. El segundo objetivo es restaurar el movimiento, y muchas personas están trabajando en eso; eso sucederá, solo necesitan mejores electrodos. Y el tercer objetivo sería comenzar a mejorar a los humanos normales ".

                            Hace clic en el video de adelante, en otro clip en el que vemos su cerebro expuesto, un parche de tejido reluciente con vasos sanguíneos arrastrándose a lo largo de la parte superior. Cervantes introduce un electrodo en la gelatina neural de Kennedy y comienza a tirar del cable. De vez en cuando, una mano enguantada se detiene para frotar la corteza con un gelfoam para contener una columna de sangre.

                            "Su cerebro será infinitamente más poderoso que el cerebro que tenemos ahora", continúa Kennedy, mientras su cerebro pulsa en la pantalla. "Vamos a extraer nuestros cerebros y conectarlos a pequeñas computadoras que harán todo por nosotros, y los cerebros seguirán viviendo".

                            "¿Estás emocionado de que eso suceda?" Pregunto.

                            "Pshaw, sí, oh Dios mío", dice. "Así es como estamos evolucionando".

                            Sentado allí en la oficina de Kennedy, mirando su viejo monitor de computadora, no estoy tan seguro de estar de acuerdo. Parece que la tecnología siempre encuentra nuevas y mejores formas de decepcionarnos, incluso a medida que avanza cada año. Mi teléfono inteligente puede construir palabras y oraciones a partir de mis deslizamientos descuidados con los dedos. Pero todavía maldigo sus errores. (¡Maldito seas, autocorrección!) Sé que, a la vuelta de la esquina, la tecnología es mucho mejor que la computadora que vibra de Kennedy, sus aparatos electrónicos torpes y mi teléfono Google Nexus 5 está en camino. Pero, ¿la gente realmente querrá confiarle su cerebro?

                            En la pantalla, Cervantes clava otro cable a través de la corteza de Kennedy. “El cirujano es muy bueno, en realidad, un par de manos muy bonitas”, dijo Kennedy cuando comenzamos a ver el video. Pero ahora se desvía de nuestra discusión sobre la evolución para ladrar órdenes a la pantalla, como un fanático de los deportes frente a un televisor. "No, no hagas eso, no lo levantes", le dice Kennedy al par de manos que operan en su cerebro. "No debería entrar en ese ángulo", me explica antes de volverse hacia la computadora. "¡Empuje más que eso!" él dice. "Está bien, eso es suficiente, eso es suficiente. ¡No empujes más! "

                            En estos días, los implantes cerebrales invasivos han pasado de moda. Los principales patrocinadores de la investigación de prótesis neurales favorecen un enfoque que implica colocar una rejilla plana de electrodos, de 8 por 8 o de 16 por 16, a lo largo de la superficie desnuda del cerebro. Este método, llamado electrocorticografía, o ECoG, proporciona una medida de actividad más borrosa e impresionista que la de Kennedy: en lugar de sintonizar las voces de neuronas individuales, escucha un coro más grande (o, supongo, un comité) de ellas, hasta cientos de miles de neuronas a la vez.

                            Los defensores de ECoG argumentan que estos rastros corales pueden transmitir suficiente información para que una computadora decodifique la intención del cerebro, incluso qué palabras o sílabas quiere decir una persona. Un poco de difamación de los datos incluso podría ser una bendición: no querrás obsesionarte con un solo violinista torpe cuando se necesita una sinfonía de neuronas para mover las cuerdas vocales, los labios y la lengua. La rejilla de ECoG también puede permanecer en su lugar de forma segura debajo del cráneo durante mucho tiempo, tal vez incluso más que los electrodos cónicos de Kennedy. "No sabemos realmente cuáles son los límites, pero definitivamente son años o décadas", dice Edward Chang, cirujano y neurofisiólogo de UC San Francisco, quien se ha convertido en una de las figuras líderes en el campo y que está trabajando en un prótesis de habla propia.

                            El verano pasado, mientras Kennedy recopilaba sus datos para presentarlos en la reunión de 2015 de la Sociedad de Neurociencia, otro laboratorio publicó un nuevo procedimiento para usar computadoras e implantes craneales para decodificar el habla humana. Llamado Brain-to-Text, fue desarrollado en el Wadsworth Center en Nueva York en colaboración con investigadores en Alemania y el Albany Medical Center, y fue probado en siete pacientes epilépticos con rejillas ECoG implantadas. Se pidió a cada sujeto que leyera en voz alta: secciones del Discurso de Gettysburg, la historia de Humpty Dumpty, la inauguración de John F. Kennedy y una obra de ficción anónima relacionada con el programa de televisión. Encantado—Mientras se registraban sus datos neuronales. Luego, los investigadores usaron las trazas de ECoG para entrenar software para convertir datos neuronales en sonidos del habla y enviaron su salida a un modelo de lenguaje predictivo, una pieza de software que funciona un poco como el motor de voz a texto en su teléfono, que podría adivinar qué palabras venían basadas en lo que había venido antes.

                            Kennedy está cansado de la paradoja de Zeno & # x27s del progreso humano. No tiene paciencia para llegar a medio camino hacia el futuro. Esa es la razón por la que avanza firmemente.

                            Increíblemente, el sistema funcionó. La computadora escupió fragmentos de texto que tenían más que un parecido pasajero con Humpty Dumpty, Encantado fan fiction y el resto. "Tenemos una relación", dice Gerwin Schalk, un experto en ECoG y coautor del estudio. "Demostramos que reconstruía el texto hablado mucho mejor que el azar". El trabajo de prótesis del habla anterior había demostrado que los sonidos de las vocales y las consonantes individuales podían decodificarse del cerebro, ahora el grupo de Schalk había demostrado que es posible, aunque difícil y propenso a errores, pasar de la actividad cerebral a oraciones totalmente habladas.

                            Pero incluso Schalk admite que esto fue, en el mejor de los casos, una prueba de concepto. Pasará mucho tiempo antes de que alguien comience a enviar pensamientos completamente formados a una computadora, dice, y aún más antes de que alguien lo encuentre realmente útil. Piense en el software de reconocimiento de voz, que ha existido durante décadas, dice Schalk. “Probablemente tenía una precisión del 80 por ciento en 1980 o algo así, y el 80 por ciento es un logro bastante notable en términos de ingeniería. Pero es inútil en el mundo real ”, dice. "I todavía no uses Siri, porque no es lo suficientemente bueno ".

                            Mientras tanto, existen formas mucho más sencillas y funcionales de ayudar a las personas que tienen problemas para hablar. Si un paciente puede mover un dedo, puede escribir mensajes en código Morse. Si un paciente puede mover los ojos, puede usar un software de seguimiento ocular en un teléfono inteligente. “Estos dispositivos son muy baratos”, dice Schalk. "¿Ahora quiere reemplazar uno de estos con un implante cerebral de $ 100,000 y obtener algo que sea un poco mejor que la casualidad?"


                            El cerebro se reasigna a sí mismo en un niño con trasplante de mano doble

                            El primer niño que se somete a un trasplante de mano exitoso también es el primer niño en el que los científicos han detectado cambios masivos en cómo se representan las sensaciones de las manos en el cerebro. Se cree que la reorganización del cerebro comenzó seis años antes del trasplante, cuando al niño le amputaron ambas manos debido a una infección grave durante la infancia. En particular, después de recibir las manos trasplantadas, el cerebro del paciente volvió a un patrón más típico.

                            Cada área del cuerpo que recibe sensaciones nerviosas envía señales a un sitio correspondiente en el cerebro. El patrón espacial en el que esas señales activan las neuronas del cerebro se llama representación somatosensorial: partes particulares del cerebro reflejan partes específicas del cuerpo.

                            "Sabemos por la investigación en primates no humanos y por estudios de imágenes cerebrales en pacientes adultos que, después de la amputación, el cerebro se reasigna a sí mismo cuando ya no recibe información de las manos", dijo el primer autor William Gaetz, PhD, investigador de radiología en Biomagnetic Laboratorio de imágenes en el Children's Hospital of Philadelphia (CHOP). "El área del cerebro que representa las sensaciones de los labios se desplaza hasta 2 centímetros hacia el área que antes representaba las manos".

                            Esta reasignación del cerebro que se produce después de la amputación de un miembro superior se denomina reorganización cortical masiva (MCR). "Esperábamos ver MCR en nuestro paciente y, de hecho, fuimos los primeros en observar MCR en un niño", dijo Gaetz. "Estábamos aún más emocionados de observar lo que sucedió a continuación, cuando las nuevas manos del paciente comenzaron a recuperar la función. Para nuestro paciente, descubrimos que el proceso es reversible".

                            Investigadores del Hospital de Niños de Filadelfia y la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania publicaron sus hallazgos hoy en el Anales de neurología clínica y traslacional. Su informe de caso describió a Zion Harvey, que ahora tiene 10 años, quien recibió cobertura de los medios de todo el mundo hace dos años como la primera niña en someterse a un trasplante de mano exitoso.

                            Un equipo de 40 miembros dirigido por L. Scott Levin, MD, FACS, presidente de Cirugía Ortopédica y profesor de Cirugía Plástica en Penn Medicine, y director del Programa de Trasplante de Mano en CHOP, realizó esa cirugía histórica en julio de 2015 en CHOP . "Zion ha sido hija de muchas primicias aquí en Penn Medicine and Children's Hospital de Filadelfia, y en todo el mundo", dijo Levin, autor principal del artículo. Añadió: "Con los cambios observados en su cerebro, que nuestro equipo colaborativo ha estado evaluando de cerca desde su trasplante hace dos años, Zion es ahora el primer niño en exhibir una reorientación del mapeo cerebral. Este es un hito tremendo no solo para nuestro equipo y nuestra investigación, pero para el mismo Zion. Es otro indicador más de su asombroso progreso y continuo avance con sus nuevas extremidades ".

                            Los investigadores utilizaron magnetoencefalografía (MEG), que mide la actividad magnética en el cerebro, para detectar la ubicación, la intensidad de la señal y la sincronización de las respuestas del paciente a los estímulos sensoriales aplicados ligeramente en los labios y los dedos. Realizaron MEG cuatro veces en el año posterior al trasplante de mano bilateral, realizando pruebas similares en cinco niños sanos que sirvieron como controles de la misma edad.

                            En las dos primeras visitas, las puntas de los dedos del paciente no respondieron a la estimulación táctil, siendo tocadas con un filamento delgado. Cuando los experimentadores tocaron los labios del paciente, la señal de MEG se registró en el área de la mano de la corteza cerebral, pero con un retraso de 20 milisegundos en comparación con los controles. En las dos visitas posteriores, las señales de MEG de la estimulación labial habían regresado a la región labial del cerebro, con un tiempo de respuesta normal, una indicación de que la reasignación cerebral estaba volviendo a un patrón más normal.

                            Cuando los experimentadores tocaron las yemas de los dedos del paciente en las dos visitas posteriores, las señales de MEG aparecieron en la región de la mano del cerebro, con un retraso más corto en el tiempo de respuesta desde la visita 3 a la visita 4, pero con una intensidad de señal más alta de lo normal. "Las señales sensoriales están llegando a la ubicación correcta en el cerebro, pero es posible que aún no se estén integrando completamente en la red somatosensorial", dijo Gaetz."Esperamos que con el tiempo, estas respuestas sensoriales se vuelvan más típicas de la edad".

                            Gaetz agregó: "Estos resultados han planteado muchas preguntas nuevas y han generado entusiasmo sobre la plasticidad del cerebro, particularmente en los niños. Algunas de esas nuevas preguntas incluyen, ¿cuál es la mejor edad para recibir un trasplante de mano? ¿La MCR siempre ocurre después de una amputación? ¿Cómo funciona el cerebro? ¿Mapear el aspecto en personas que nacieron sin manos? ¿Veríamos MCR al revés en un adulto, como lo hicimos en este paciente? Estamos planeando una nueva investigación para investigar algunas de estas preguntas ".

                            Mientras tanto, los estudios de seguimiento de este paciente proporcionan detalles alentadores sobre sus capacidades funcionales. "Nuestros estudios de seguimiento 18 meses después de este trasplante demostraron que es capaz de escribir, vestirse y alimentarse por sí mismo de forma más independiente que antes de la operación, consideraciones importantes para mejorar su calidad de vida", dijo Levin.


                            Neurociencia para niños

                            Traci: Me preguntaba sobre el experimento con un bebé y un timbre sonando. Cuando el bebé creció y escuchó la campana hizo lo mismo que cuando era más joven. ¿Sabes el nombre del bebé?

                            Respuesta: Quizás estés pensando en Baby & # 34Albert & # 34. Albert era un niño de 11 meses que participaba en un experimento realizado por el psicólogo estadounidense John B. Watson. Watson estaba haciendo un experimento sobre el condicionamiento de la respuesta emocional. Al principio, a Albert le gustaba jugar con una rata blanca. Más tarde, cuando Albert vio una rata, los experimentadores hicieron un ruido fuerte. Esto asustó a Albert. Después de un par de veces más de emparejar la rata con el fuerte ruido, Albert se asustó de solo ver a la rata.

                            Más tarde, el miedo de Albert se generalizó a cualquier cosa peluda como un conejo, un abrigo de piel y perros. Este & # 34experimento & # 34 se hizo hace muchos años (Watson, J.B. y Raynor. Reacciones emocionales condicionadas. Revista de psicología experimental, 3: 1-14, 1920) y tal experimento se consideraría poco ético en estos días.

                            H. y C. Aproximadamente, ¿cuántos cabellos hay en una cabeza humana?

                            Respuesta: De acuerdo a El libro de respuestas de Handy Science (1994) compilado por el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Biblioteca Carnegie de Pittsburgh:

                            Una persona promedio tiene alrededor de 100.000 cabellos en el cuero cabelludo.

                            Jerry H. ¿Qué mamífero tiene el cerebro más grande?

                            Respuesta: El mamífero con el cerebro más grande es el cachalote. El cerebro del cachalote puede pesar hasta 20 libras. Aunque la ballena azul tiene un tamaño corporal más grande, el cerebro de la ballena azul es aproximadamente 5 libras más liviano que el del cachalote.

                            Stephanie S. Escuché algo en las noticias hace un tiempo. Aquí está la trama principal: los pacientes son anestesiados y llevados al quirófano. Sin embargo, durante la cirugía, la anestesia desaparece y los pacientes sienten todo lo que les está sucediendo. PERO no pueden decir nada ni mover nada porque están paralizados por alguna razón. Creo que el término para esto es & # 34conciencia quirúrgica & # 34. ¿Ha oído hablar de esto?

                            Respuesta del Dr. Chris B. (anestesiólogo y miembro de la Red de Neurocientíficos) Se produce conciencia durante la cirugía y la anestesia, pero es un evento extremadamente raro. La anestesia no desaparece como puede haber sugerido la historia (aparte, en mi opinión, los medios de comunicación informan mal las historias médicas y científicas y, con frecuencia, son inexactas porque los medios están vendiendo sensaciones y no hechos. Además, los médicos y científicos también son culpables porque están dispuestos a hacer que su trabajo suene más dramático / importante / sensacional de lo que realmente es).

                            Los anestésicos se administran de forma continua durante la cirugía, pero en muy raras ocasiones la cantidad administrada puede no ser suficiente para producir una pérdida total del conocimiento. Esto ocurre por dos razones 1) con mucho, la razón más común es que el paciente no tolera el anestésico (todos los anestésicos deprimen el sistema cardiovascular) y el anestesiólogo tiene que reducir el anestésico para evitar que baje la presión sanguínea a niveles peligrosos. niveles. Esto ocurre con mayor frecuencia en pacientes que son víctimas de traumatismos graves y que pierden rápidamente grandes volúmenes de sangre. 2) la conciencia también puede ocurrir en pacientes con antecedentes de alcoholismo, abuso de sedantes / hipnóticos (por ejemplo, valium, barbitúricos, pastillas para dormir) porque sus cerebros son & # 34resistentes & # 34 a los efectos sedantes del anestésico.

                            Cabe señalar que la conciencia es angustiante, pero los pacientes generalmente afirman que el dolor no fue un problema para ellos, sino que fue la angustia de estar consciente pero incapaz de moverse por alguna razón que no comprenden. La razón por la que no pueden moverse es que se les dio un relajante muscular que paraliza temporalmente los músculos. Esto se hace para facilitar que los cirujanos extiendan los músculos (por ejemplo, los músculos abdominales), lo que facilita la exposición del sitio quirúrgico. Al final de la cirugía, antes de que se despierte al paciente, se invierte el relajante muscular.

                            Esta pregunta brinda otra oportunidad interesante para ver cómo los medios y las empresas están cada vez más entrelazados. Lo más probable es que la historia que vio fue el resultado de una campaña de PUBLICIDAD para un dispositivo fabricado por ASPECT Medical (llamado BIS) que, según ellos, es capaz de detectar la conciencia. Para vender este producto necesitan crear un mercado. Los anestesiólogos no tienen interés en él porque la conciencia no es un problema significativo (es decir, es extremadamente raro y, por lo tanto, no hay muchas razones para gastar dinero usando este dispositivo en millones de pacientes que no están en riesgo de conciencia) y este dispositivo NUNCA ha SE HA DETECTADO LA CONCIENCIA. Por lo tanto, para ganar dinero, la empresa básicamente se lo está comercializando a los pacientes diciéndoles primero (a través de & # 34stories & # 34 como el que viste) que la conciencia es un problema terrible (y los asusta innecesariamente) pero afortunadamente tienen una solución. En consecuencia, los pacientes acuden a sus anestesiólogos solicitando que utilicen este dispositivo costoso, inútil y no probado durante su anestesia. Por lo tanto, los anestesiólogos están "obligados" a comprar este instrumento para que sus pacientes estén contentos. En consecuencia, los costos médicos aumentan, pero eso no es un problema para ASPECT porque cosechan las recompensas financieras.

                            C., L. y E. ¿Puede darnos algunos datos interesantes sobre el sistema nervioso? Estamos haciendo un proyecto escolar.

                            Respuesta: Aquí hay varias páginas de datos interesantes que deberían ayudar:

                            Sascha ¿Cuál es la enfermedad que te hace envejecer más rápido de lo normal?

                            Respuesta: El trastorno en el que probablemente esté pensando se llama síndrome de Werner. Para obtener más información sobre este trastorno, consulte:

                            M.L. He estado buscando durante un par de semanas una historia de la que he oído hablar, pero no puedo encontrar una fuente. Algún investigador pensó que el curare era un & # 34anestésico & # 34 por lo que se lo probó él mismo. Aunque estaba paralizado, aún podía sentirlo todo. ¿Conoces esta anécdota?

                            Respuesta Quizás este sea el papel que estabas buscando:

                            Smith, S.M., Brown, H.O., Toman, J.E.P. y Goodman, L.S., La falta de efectos cerebrales de la d-tubocurarina, Anestesiología, Vol. 8, núm. 1, (enero de 1947) págs. 1-14.

                            M.J. ¿Por qué las personas que toman inhibidores de la MAO tienen que seguir una dieta restringida en tiramina?

                            Respuesta: La MAO (monoamino oxidasa) es una enzima que descompone la clase de neurotransmisores llamados catecolaminas. Los inhibidores de la MAO son fármacos que bloquean la acción de la MAO y aumentan el contenido de catecolaminas dentro de las neuronas. Estos medicamentos se utilizan para tratar la depresión.

                            La tiramina es un aminoácido que se encuentra en alimentos como el queso, el pescado y las bebidas alcohólicas. La tiramina activa el sistema nervioso simpático. Además, la MAO bloquea la acción de la tiramina. Por tanto, en presencia de inhibidores de la MAO, la acción de la tiramina se intensifica y prolonga. Esto puede resultar en hipertensión peligrosa e incluso hemorragias cerebrales.

                            Carolina. Cuántos músculos hay en el cuerpo humano?

                            Respuesta: Hay más de 600 músculos esqueléticos en el cuerpo humano. Los anatomistas no están de acuerdo sobre el número exacto de músculos. El músculo esquelético constituye aproximadamente el 40% del peso corporal total.

                            K.H .: ¿Tiene alguna información sobre la privación del sueño en los adolescentes y los horarios de inicio de la escuela?

                            Respuesta: La falta de sueño ES un gran problema no solo para los estudiantes, sino también para los adultos. Los referiré a algunas fuentes de información sobre horas de inicio de clases posteriores y algunas escuelas que han cambiado a horas de inicio posteriores. Por favor mira:

                            Phil W. ¿Qué es & # 34recaptación? & # 34

                            Respuesta: La recaptación se refiere al proceso por el cual un neurotransmisor es transportado de regreso a la terminal sináptica de una neurona. En otras palabras, después de que se libera un neurotransmisor, flota hacia la hendidura sináptica. Un mecanismo que detiene la acción del neurotransmisor es transportar el neurotransmisor fuera de la hendidura sináptica hacia la terminal.

                            Robert A. ¿Quién descubrió el diazepam?

                            Respuesta: El Dr. Leo H. Sternbach de Hoffmann-La Roche (o simplemente Roche) descubrió el diazepam. Del capítulo de L.H. Sternbach titulado & # 34 The Discovery of CNS Active 1,4-Benzodiazepines & # 34 en el libro Las benzodiazepinas: de la biología molecular a la práctica clínica editado por E. Costa, Raven Press, Nueva York, 1983:

                            Cerca del final de 1959, encontramos un producto que era, en la mayoría de las pruebas, de 3 a 10 veces más potente que el clordiazepóxido. Esperábamos que esta potencia superior se asociara con otras ventajas en su espectro clínico de actividad y lo seleccionamos para una evaluación exhaustiva. Los datos farmacológicos y toxicológicos parecían muy prometedores: los resultados clínicos fueron igualmente alentadores y condujeron finalmente a finales de 1963 a la introducción del diazepam, bajo el nombre comercial de Valium.

                            Esta información se confirma en la página web de Hoffmann La-Roche (desplácese un poco hacia abajo).

                            T. ¿Por qué después de estar mucho tiempo sentado y levantarse rápido, a veces ve puntos de luz o estrellas?

                            Respuesta: (del Dr. Chris B., miembro de la Red de Neurocientíficos) El fenómeno es el resultado de la hipoperfusión del cerebro, en particular de la corteza occipital. Pero no sé por qué uno ve & # 34stars & # 34 en lugar de otra cosa. La hipoperfusión se debe a que ponerse de pie demasiado rápido puede provocar una disminución del retorno venoso, por lo que el corazón no está tan lleno como es necesario para mantener un gasto cardíaco adecuado.

                            Respuesta: (del Dr. Ed F., miembro de la Red de Neurocientíficos) Hipotensión ortostática, disminución del flujo sanguíneo al cerebro debido a una acumulación gravitacional de la sangre en las extremidades inferiores. El reflejo barorreceptor minimiza esto, ya que detecta la disminución de la presión arterial en el arco aórtico y responde enviando una señal, a través del tronco encefálico, para aumentar el tono simpático en los vasos sanguíneos de la parte inferior de las piernas. Esto resulta en una vasoconstricción y ayuda a forzar más sangre a la parte superior del cuerpo.

                            Este reflejo se reduce en los ancianos y por muchos medicamentos. Es por eso que las personas, especialmente los ancianos y aquellos que toman varios medicamentos para el corazón, la presión arterial, antidepresivos y cualquier depresor del SNC, deben levantarse lentamente de una posición acostada o sentada.

                            Bonnie M. ¿Cuál es el efecto de la temperatura sobre la forma del potencial de acción?

                            Respuesta: El efecto de la temperatura es principalmente sobre la permeabilidad iónica de la membrana neuronal. Específicamente, los canales de sodio se abren y cierran más rápido a temperaturas más altas. Las reducciones de temperatura alargan el potencial de acción y ralentizan la velocidad de conducción. estos son los experimentos clásicos de Hodgkin y Katz (1949).

                            Z.Z. ¿Cuántos huesos hay en el cuerpo humano?

                            Respuesta: Los bebés nacen con entre 300 y 350 huesos. A medida que las personas envejecen, algunos de estos huesos se fusionan. La mayoría de los adultos tienen 206 huesos:

                            6 huesos en las orejas (3 a cada lado)

                            26 huesos en la columna vertebral (columna vertebral)

                            25 huesos en el pecho (1 esternón, 12 pares de costillas)

                            64 huesos en las extremidades superiores (hombro, brazo, muñeca, mano y dedos)

                            62 huesos en las extremidades inferiores (cadera, pelvis, pierna, rodilla, tobillo, pie, dedos de los pies)

                            Laura M. ¿Cuál es la diferencia entre el cerebro y la corteza cerebral?

                            Respuesta: El cerebro se refiere a todos los hemisferios cerebrales. La corteza cerebral es la parte más externa del cerebro.

                            G.J. ¿Crees que el ejercicio es bueno para el cerebro?

                            Respuesta: Sí, el ejercicio físico parece ser bueno para el cerebro. Se han realizado varios estudios que demuestran que el ejercicio es beneficioso para el cerebro. De hecho, hubo un experimento reciente en ratones que demostró que correr puede aumentar la cantidad de células nerviosas en el cerebro. Para obtener un resumen de esta investigación, consulte:

                            Debbie G. Siempre he escuchado que la luna llena afectará los comportamientos, pero tu página contradice ese mito. He estado enseñando en la escuela primaria durante 19 años y me preguntaba si ha habido algún estudio de caso sobre cómo la luna llena afecta el comportamiento de los niños. No hago un seguimiento de cuándo es la hora de la luna llena, pero generalmente puedo saberlo por la forma en que actúan mis alumnos.

                            Respuesta: En mi revisión de la literatura sobre los efectos de la luna llena en el comportamiento, encontré que la mayoría de los estudios muestran sin relación entre la fase de la luna y el comportamiento anormal.

                            En toda la investigación de antecedentes y las búsquedas bibliográficas que realicé para el artículo de Moonstruck, no encontré ningún artículo que examinara la correlación entre la fase de la luna y el comportamiento de los niños. Como mencioné en el artículo, existen algunos problemas en el diseño de estos estudios, ya que solo determinan que existe o no una correlación entre dos variables (es decir, la fase de la luna y un cambio en el comportamiento). No prueban que la fase de la luna CAUSA un comportamiento particular.

                            Mark W. ¿Qué causa & # 34 el zumbido en los oídos? & # 34

                            Respuesta: El zumbido en los oídos se llama & # 34tinnitus & # 34. No se comprenden bien todas las causas. Algunas formas de tinnitus son causadas por problemas en el oído interno, como células ciliadas dañadas. Sin embargo, es posible que algunas formas NO tengan un origen periférico. En otras palabras, el & # 34ringing & # 34 puede estar en el cerebro, NO en el oído. Para obtener más información sobre el tinnitus, consulte:

                            J.M. ¿Cuál es la función de la dopamina en el cerebro?

                            Respuesta: La dopamina es un neurotransmisor (un neurotransmisor de tipo catecolamina). Se encuentra en muchos lugares del sistema nervioso central y tiene varias funciones que incluyen:

                            1. Movimiento: la dopamina se produce en la sustancia negra (una parte de los ganglios basales). En la enfermedad de Parkinson, mueren las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra. Este trastorno se caracteriza por temblores, rigidez y lentitud de movimientos. Cuando la dopamina se restaura en el cerebro al administrar L-dopa, los problemas de movimiento en muchos casos se reducen.

                            2. Atención: existe alguna evidencia de que la dopamina está alterada en personas con trastornos por déficit de atención.

                            3. Comportamiento emocional: un sistema de dopamina hiperactivo puede ser la base de la esquizofrenia. El fármaco bloqueador de la dopamina reduce los síntomas de la esquizofrenia.

                            C. ¿Hay cinco gustos básicos? Lo busqué debajo de ask jeeves y solo me dio 4 (dulce, amargo, salado y amargo). ¿Cuál es el otro?

                            Respuesta: El quinto sabor básico se llama & # 34umami. & # 34 Umami es un sabor que se produce cuando se ingieren alimentos con glutamato (como MSG). Más información sobre umami:

                            Sarah N. ¿Un potencial de acción va en una sola dirección?

                            Respuesta: En casos & # 34normales & # 34, sí, el potencial de acción va en una sola dirección: hacia la terminal del axón. Sin embargo, un potencial de acción se propagará en AMBAS direcciones SI se inicia en el medio de un axón. Esto se puede hacer estimulando eléctricamente la mitad de un axón. Esta no es la forma normal en que se activan los potenciales de acción. Más bien, un potencial de axón generalmente comienza en el montículo del axón y despolariza secuencialmente la membrana neuronal lejos de donde comenzó. Es por eso que en situaciones normales solo viaja en una dirección.

                            UN. ¿Cómo obtuvieron los neurotransmisores sus nombres específicos? Por ejemplo, ¿por qué se llama dopamina a la dopamina? serotonina? norepinefrina?

                            Respuesta (por el Dr. P., miembro de la red de neurocientíficos):

                            un fondo
                            Catecolaminas: este nombre se refiere a todos los compuestos orgánicos que contienen un núcleo de catecol (un anillo de benceno con dos residuos de hidroxilo adyacentes), una cadena lateral de dos átomos de carbono (el carbono b está más cerca del anillo, el carbono a es distal) y un grupo amina (NH2) unido al carbono a. La palabra & # 34catechol & # 34 se deriva de & # 34catechin, & # 34, una sustancia cristalina extraída del árbol asiático espinoso & # 34catechu & # 34 (Acacia catechu) que se utiliza en la preparación de taninos y otros tintes marrones. Catequina y catecol son sinónimos. En la práctica, el término catecolamina se refiere a la dopamina (DA, dihidroxifeniletilamina) y sus productos metabólicos, norepinefrina (NE) y epinefrina (E).

                            b) Neurotransmisores
                            I. Dopamina (DA): la explicación más fácil para el nombre de la dopamina es que es una compresión selectiva de su nombre químico, dihidroxifeniletilamina.

                            Para comprender mejor la nomenclatura, podemos comenzar un par de pasos hacia atrás en la vía que conduce a la formación de DA. Los aminoácidos fenilalanina o tirosina pueden ser el compuesto de partida para la ruta sintética. Si la fenilalanina (un compuesto similar a la estructura del catecol excepto que no hay grupos hidroxilo unidos al anillo de benceno y hay un grupo carboxilo (COOH) unido al mismo carbono que contiene el grupo amina), una enzima, fenilalanina hidroxilasa, agrega un hidroxilo. grupo al anillo de benceno. Este producto es tirosina que también se puede aportar directamente en la dieta. El siguiente paso en la ruta involucra la enzima tirosina hidroxilasa, el paso limitante de la velocidad en todo el proceso, que agrega un (segundo) grupo hidroxilo al anillo aromático. El compuesto resultante es & # 34DOPA & # 34 (dihidroxifenilalanina), un compuesto con una cadena principal de catecol como se describió anteriormente. El paso final en la síntesis de dopamina implica la eliminación del grupo carboxilo de la cadena lateral de dos carbonos de DOPA por la enzima DOPA descarboxilasa. Por tanto, la dopamina se compone de la cadena principal de catecol básica (dihidroxifeniletilamina) sin sustituciones en la cadena lateral de dos carbonos.

                            ii. Norepinefrina (NE): una vez que hemos aprendido cómo se forma la dopamina, los compuestos de catecol relacionados caen fácilmente en su lugar. La noradrenalina se forma a partir de la dopamina mediante la actividad de la enzima dopamina-b-hidroxilasa. La norepinefrina es simplemente dopamina con un grupo hidroxilo agregado al carbono b de la cadena lateral de dos carbonos. Consulte Epinefrina para conocer la derivación de la palabra.

                            iii. Epinefrina (E): la enzima feniletanolamina-N-metiltransferasa agrega un grupo metilo a la amina (NH2) unida al carbono α de la norepinefrina.

                            La derivación de los nombres epinefrina y norepinefrina probablemente esté relacionada con la ubicación de estas sustancias de mayor concentración: las glándulas suprarrenales.Debido a que las glándulas suprarrenales se encuentran encima de los riñones, la palabra epinefrina se puede analizar de forma lógica: & # 34epi - & # 34 significa & # 34 sobre o cerca de, & # 34nephr & # 34 es la contracción de & # 34nephro, & # 34 un prefijo que designa el riñón, y & # 34ine, & # 34 un sufijo dado a muchos compuestos químicos. El prefijo & # 34nor & # 34 designa un compuesto padre inalterado. Esto sugiere que la norepinefrina se aisló después de la epinefrina y, al descubrir la relación, recibió el nombre apropiado. La nomenclatura paralela de & # 34adrenalina & # 34 y & # 34noradrenalina & # 34 proporciona una derivación más obvia.

                            La serotonina fue nombrada, poco después de su descubrimiento, por su capacidad para provocar poderosas contracciones del músculo liso. Por lo tanto, se consideró un componente principal del suero responsable de la vasoconstricción y la presión arterial alta. 2) La acetilcolina es sencilla, formada como producto de la enzima colina acetiltransferasa.

                            K.B. ¿Cuánto sueño necesita un alumno de tercer grado?

                            Respuesta: Según el sitio web Sleep Well (Centro del sueño de la Universidad de Stanford):

                            Los adolescentes necesitan dormir 9 horas y 15 minutos. Los niños necesitan 10 horas y los adultos 8 1/4 horas.



Comentarios:

  1. Shihab

    Todo todo.

  2. Taysir

    No puedo participar en la discusión en este momento, estoy muy ocupado. Pero seré libre, definitivamente escribiré lo que pienso.

  3. Protesilaus

    Es la verdad.

  4. Aeldra

    Fue a mirar ...



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