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» » » Dirigiendo ultrasonidos al cerebro se puede aumentar el rendimiento sensorial


Referencia: Science.Daily.com , 12 de enero 2014

Las ballenas, los murciélagos y hasta mantis religiosa usan el ultrasonido como sistema de orientación sensorial, y ahora un nuevo estudio ha encontrado que el ultrasonido puede modular la actividad cerebral para aumentar la percepción de los sentidos en los seres humanos .

profesor William "Jamie" Tyler
Los científicos de Virginia Tech Carilion Research Institute han demostrado que cuando se dirige el ultrasonido a una región específica del cerebro se puede aumentar el rendimiento de la discriminación sensorial. El estudio, publicado en línea el 12 de enero en la revista Nature Neuroscience, proporciona una primera demostración de que los ultrasonidos de baja intensidad transcraneales pueden modular la actividad del cerebro humano para mejorar la percepción.

"El ultrasonido tiene el gran potencial de aportar una resolución sin precedentes a la tendencia creciente de cartografiar la conectividad del cerebro humano", señalaba William "Jamie" Tyler, profesor asistente en el Instituto Carilion de Investigación Tecnológica de Virginia, quien dirigió el estudio . "Así que decidimos mirar los efectos del ultrasonido en la región del cerebro responsable del procesamiento de los estímulos táctiles sensoriales."

Los científicos enfocaron el ultrasonido a un área de la corteza cerebral que procesa la información sensorial recibido desde la mano. Para estimular el nervio mediano, el principal nervio que baja por el brazo y el único que pasa por el túnel carpiano, colocaron un pequeño electrodo en la muñeca de voluntarios y registraron sus respuestas cerebrales usando la electroencefalografía, o EEG. Luego, justo antes de estimular el nervio, comenzaron a dirigir el ultrasonido a la región cerebral específica.

Los científicos descubrieron que el ultrasonido disminuía la señal EEG y debilitaba las ondas cerebrales responsables de la codificación de la estimulación táctil.

Entonces, administraron dos pruebas neurológicas clásicas: el test de  discriminación de dos puntos, que mide la capacidad de un sujeto para distinguir si dos objetos cercanos que tocan su piel son realmente dos puntos distintos, y no uno, y la tarea de discriminación de frecuencia, una prueba que mide la sensibilidad a la frecuencia de una cadena de soplos de aire .

Lo que encontraron fue inesperado.

Los sujetos que recibieron el ultrasonido mostraron mejoras significativas en su capacidad para distinguir los pins a distancias más cortas y discriminar las pequeñas diferencias de frecuencia entre sucesivos soplos de aire.

"Nuestras observaciones nos sorprendieron", dijo Tyler. "A pesar de que las ondas cerebrales asociadas a la estimulación táctil se habían debilitado, la gente realmente pudo detectar mejor las diferencias de sensaciones."

¿Por qué la supresión de las respuestas cerebrales a la estimulación sensorial aumenta la percepción? Tyler especula que el ultrasonido afecta a un importante equilibrio neurológico.

" Parece una paradoja, pero sospechamos que la forma particular de la onda del ultrasonido utilizada en el estudio altera el equilibrio de la inhibición sináptica y produce la excitación entre las neuronas vecinas de la corteza cerebral", apuntó Tyler. "Creemos que los enfocados ultrasonidos cambiaron el equilibrio de excitación y el procesamiento inhibitorio de los estímulos sensoriales en esa región cerebral específica, y este cambio impidió la propagación espacial de la excitación como respuesta a los estímulos, diendo como resultado una mejora funcional de la percepción."

Para entender la medida en que podrían determinar el efecto, el equipo de investigación trasladó el haz acústico de un centímetro en cualquier otra dirección del sitio original de la estimulación cerebral, y el efecto desapareció.

" Eso significa que podemos utilizar el ultrasonido hacia una zona del cerebro tan pequeña como el tamaño de milímetros", dijo Tyler. " Este hallazgo representa una nueva forma no invasiva para la modulación de la actividad del cerebro humana, con mejor resolución espacial que cualquier cosa disponible actualmente."

Basándonos en los resultados del estudio actual y de uno anterior, los investigadores concluyeron que el ultrasonido tiene una resolución espacial mayor que las otras dos tecnologías principales de estimulación cerebral no invasiva, la estimulación magnética transcraneal, que utiliza imanes para activar el cerebro, y la estimulación transcraneal de corriente directa, que utiliza corrientes eléctricas débiles directamente al cerebro a través de electrodos colocados en la cabeza.


- Fuente: Virginia Tech (Virginia Polytechnic Institute and State University), via Newswise.
- Publicación: Wynn Legon, Tomokazu F Sato, Alexander Opitz, Jerel Mueller, Aaron Barbour, Amanda Williams, William J Tyler. Transcranial focused ultrasound modulates the activity of primary somatosensory cortex in humans. Nature Neuroscience, 2014; DOI: 10.1038/nn.3620 .
- Imagen: William "Jamie" Tyler, profesor asistente en el Instituto Carilion de Investigación de Tecnología de Virginia, estudió los efectos del ultrasonido en la región del cerebro responsable del procesamiento de los estímulos sensoriales táctiles. Crédito: James Stroup/Virginia Tech)
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