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Experimento: Principios de Neuroprótesis - Backyard Brains
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Experimento: Principios de Neuroprótesis

Revisión a fecha de 23:18 25 jun 2012; Timothy (Discusión | contribuciones)
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Antecedentes

Uno de los desarrollos más interesantes de la primera década del siglo 21 han sido las mejoras de las neuroprótesis! Te estás preguntando, ¿qué es una neuroprótesis? Una neuroprótesis es un dispositivo que reemplaza la función de una parte del cuerpo dañada y la conecta (una interfaz) con el sistema nervioso. Por ejemplo, en "El Imperio Contraataca", a Luke Skywalker le instalaron una mano robótica luego de que Darth Vadar se la cortó, y Luke era capaz de controlar su mano con sólo pensar en ello. Esto nos indica que su mano robótica logró, sin duda, crear una interfaz con los nervios aún vivos en el brazo.

En lo que es un continuo misterio para la ciencia, las neuronas del cerebro y médula espinal de los mamíferos no vuelven a crecer cuando se dañan, a excepción de una pequeña población de neuronas en las partes del cerebro de la memoria (el hipocampo) y el olfato. Así, dada la tecnología actual, cuando se produce daño en el cerebro o la médula espinal, ingenieros y médicos tratan de circunvalar el lugar de la lesión a través de medios electrónicos y computacionales.

Exp9 hipsterneurons.jpg

Por ejemplo, si alguien rompe la médula espinal más allá de cierto punto, están destinados a una silla de ruedas. Pero los músculos de sus piernas todavía están vivos, y el cerebro todavía puede comandar el movimiento de las piernas. El mensaje, sin embargo, no puede viajar desde el cerebro hasta los músculos de las piernas debido a que la médula espinal está dañada.

Exp9 fig2.jpg

¡Neuroprótesis al rescate! Si existiera una manera de "leer" la señal de comando del el cerebro y usarla para estimular los músculos o una extremidad robótica, ese dispositivo sería una neuroprótesis. De hecho un grupo de investigación en Pittsburgh ha utilizado esta técnica para entrenar a un mono, con electrodos implantados en su cerebro, para controlar un brazo robótico y poder alimentarse!

Exp9 monkey.jpg

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

Procedimiento

For this experiment, you need:

  1. Un SpikerBox (us)
  2. Dos amplificadores/altavoces (RadioShack Part)
  3. Dos patas de cucaracha (us or other supplier)
  4. Un splitter de audio en Y (RadioShack Part)
  5. Dos cables de audio o de computador portátil (us or RadioShack Part)
  6. Un cable de estimulación (us)
Exp9 setup.jpg

Para comenzar, coloca una cucaracha en agua con hielo, y luego córtale las dos patas traseras. Devuelve la cucaracha a su lugar, pero ten en cuenta que la cucaracha ya se retiró del servicio científico. No es una buena idea cortar más de dos patas, y la cucaracha todavía puede moverse bastante bien con sólo cuatro patas. Coloca las dos patas en el corcho de tu SpikerBox y enlaza una pierna al SpikerBox en la forma clásica, como en el experimento uno. Ahora:


  1. Conecta el splitter en Y al SpikerBox.
  2. Conecta los dos cables de audio al splitter.
  3. Conecta los amplificadores/altavoz al otro extremo de los dos cables patch. Uno de los amplificadores/altavoz es para escuchar las espigas mientras se hace el experimento, y el otro para estimular los músculos de la segunda pata.
(El SpikerBox no genera suficiente voltaje por sí mismo para estimular la pata, por eso tenemos que pasar por un amplificador secundario).
  1. Conecta el cable de estimulación a uno de los amplificadores.
  2. Coloca las dos agujas en la segunda pata de la cucaracha, y conecta el cable de la estimulación a las agujas.
  3. Enciende uno de los amplificadores/altavoz para escuchar las espigas, y luego enciende el segundo amplificador (el amplificador de "estimulación"). La pata estimulada se mueve brevemente debido a la descarga capacitiva que ocurre al encender el amplificador. Sube el volumen del amplificador estimulante poco a poco hasta que la pata comience a sacudirse. Después de esto, disminuye el volumen por debajo de este punto. Estás llevando la pata a un punto justo “bajo el umbral”.
  4. Ahora, comienza a rozar la pata que está conectada al SpikerBox. ¿Qué ves? ¿Ves alguna diferencia en los efectos en la pata estimulada, en cuanto a la tasa de disparo de espigas?

¡Feliz experimentación! ¡Cuéntanos tus resultados!

Agradecemos a los estudiantes de secundaria de la Clarkston Math, Science, and Technology Academy por sugerirnos diseñar un experimento que demostrara las neuroprótesis. También nos encantaría decir que fuimos los primeros en lograr esta preparación, pero muy casualmente, y desconocido para nosotros, nuestros amigos Mohsen Omrani y Ethan Heming en la Universidad de Queens en Kinston, Ontario, demostraron con éxito la preparación, tres horas antes de que nosotros lo probáramos, ¡el mismo día [25 de mayo 2011]!