Neurociencia

Neurotecnología

Neurotecnología

Vivimos en plena revolución tecnología, una revolución que está cambiando nuestra forma de comunicarnos o de trabajar, entre otras muchas cosas.  Descubre todas las tecnologías que se entremezclan en la neurociencia.

Vivimos en plena revolución tecnología, una revolución que está cambiando nuestra forma de comunicarnos o de trabajar, entre otras muchas cosas. 

El área de la salud se ha visto especialmente influida por nuevas tecnologías como la Inteligencia Artificial, el Big Data, la realidad virtual y las nuevas técnicas de imagen.  La neurociencia es una de las áreas con mas influencia tecnológica ya que, por ejemplo, gracias a las nuevas técnicas de neurociencia la observación del cerebro es más minuciosa que nunca, las interfaces cerebro-máquina mejoran nuestro rendimiento e incluso podremos crear máquinas con sentimientos gracias a la Inteligencia artificial.

El desarrollo de la computación, el big data, la llegada de la realidad virtual, la nanotecnología y las máquinas de secuenciación genética, entre otras tecnologías, están redefiniendo esta ciencia.

Ahora, además de entender el funcionamiento del cerebro humano, también es importante tener en cuenta lo que aprendemos de las máquinas y de su capacidad para analizar información y predecir, por ejemplo, patrones de conexión entre neuronas.

Los expertos del FTF hicieron referencia a cómo la tecnología como el aprendizaje automático o los nuevos enfoques computacionales ayudarán al progreso de las herramientas de estudio y análisis de la neurociencia.  Aunque las tecnologías se pueden tratado de forma separada, todas las herramientas están relacionadas entre sí. Los wereables recopilan información, información analizada gracias al Big data y la Inteligencia artificial, que también está presente en los interfaces cerebro-máquina.

A continuación, analizamos cada una de las tecnologías con mayor impacto en la neurociencia.

Inteligencia Artificial

Uno de los usos de la IA es su capacidad para ayudar a los neurocientíficos a personalizar tratamiento.  Nuestro experto Ricardo Gil da Costa nos explica en este vídeo cómo al recopilar datos a los que aplicar la IA se pueden encontrar patrones y relaciones que no se perciben a simple vista.

Ng Wai Hoe, director médico del Instituto Nacional de Neurociencia de Singapur, también está trabajando con un grupo de investigación que utiliza la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, pero, en esta ocasión, aplicado a la lectura de los resultados de resonancias magnéticas. Equipos de investigación de todo el mundo han desarrollado algoritmos que son capaces de analizar miles de resonancias y aprender a detectar alteraciones para avisar a los médicos de dónde tienen que mirar.

However, the use of AI also sparks debate. The fear that machines will replace humans has been festering for many yearPero el uso de la IA también suscita debate, ya que el temor de que las máquinas nos sustituyan levanta ampollas desde hace años y la falta de confianza en su funcionamiento no convence a los más escépticos.

Interfaces cerebro-máquina

Una de las tecnologías punteras más prometedoras en el ámbito de la neurociencia son las interfaces cerebro-máquina. Se trata de un dispositivo que se basa en la adquisición de ondas cerebrales para luego ser procesadas e interpretadas por una máquina u ordenador. Esta tecnología permite establecer una comunicación entre el cerebro humano y una máquina, lo que abre un nuevo camino para interactuar con la tecnología mediante nuestro pensamiento.
 Ya hay multitud de proyectos que están estudiando el desarrollo de las interfaces cerebro-máquina. El más conocido es el desarrollado por el magnate tecnológico Elon Musk con su empresa Neuralink, que propone desarrollar una interfaz para conectar sensores al cerebro humano cosidos con hilos microscópicos que permitan comunicar distintas áreas entre ellas y con el exterior.

Ser capaces de manejar una máquina con nuestro cerebro es una de las utilidades curiosas que promete Neuralink, pero el uso extendido de las interfaces cerebro-máquina podría traer principalmente mejoras en el estudio de las conexiones cerebrales y la recopilación de información sobre el funcionamiento neuronal.

Aun así, esta tecnología se enfrenta a un gran reto: su implantación en una persona y que dure un periodo de tiempo aceptable durante su vida. En esto están trabajando en Iota Biosciences, fundada por nuestros expertos Michel Maharbiz y José Carmena

Iota Biosciences está trabajando en el “Polvo neuronal”, que son unos implantes cerebrales inalámbricos diminutos que son capaces de monitorizar en tiempo real músculos, órganos y nervios dentro del cuerpo. Los sensores de este polvo neuronal se comunican a través de ultrasonido con un parche que los activa y recibe información para cualquier terapia deseada. Sus impulsores imaginan que podrían ser implantados en un simple procedimiento ambulatorio, e incluso lo comparan con la idea de ponerse una pulsera wereable de actividad, pero que pudiera recopilar información sobre el funcionamiento interno de los órganos y actuar en consecuencia.
Toda esta información recopilada necesita la Inteligencia artificial para poder desarrollar interfaces que nos ayude a monitorizar estos datos y tomar decisiones adecuadas. 

La aplicaciones de las interfaces cerebro-computadores está extendiéndose rápidamente en el ámbito de las enfermedades mentales. Denominadas Protésis mentales, los expertos pueden analizar los datos y crear sistemas para tratar los trastornos neuronales psiquiátricos de una manera completamente diferente a la farmacológica.

Realidad Virtual

La realidad virtual es popularmente conocida por sus aplicaciones en el entorno del entretenimiento. La inmersión en nuevos mundos para consumir contenido cultural (como conciertos o contenido exclusivo de películas) pero, sobre todo, para jugar a videojuegos se extiende poco a poco. En estos casos, una de las mayores críticas es la calidad de la imagen y el tiempo de carga: el contenido necesita una capacidad de procesamiento muy grande para estar a la altura de lo esperado. Pero en sus aplicaciones para el entorno de la salud estos hándicaps se reducen.

Hasta ahora, hay distintos proyectos que están desarrollando programas para aplicar esta tecnología en centros de salud y hospitales.

  •  El Hospital Universitario de La Paz puso en marcha el proyecto VTR con el objetivo de mejorar la atención psicológica tanto de los familiares como de los menores trasplantados durante todo el tratamiento. La iniciativa busca dar respuesta a tres objetivos: prevención, distracción y concienciación.
  • El Hospital de La Princesa de Madrid también ha puesto en marcha un ensayo clínico que aplica la realidad virtual inmersiva en la rehabilitación de pacientes con esclerosis múltiple. Medio centenar de personas usan unas gafas especiales con ejercicios programados para optimizar su tiempo en casa.

Una de las personas que más sabe de esta tecnología en el mundo es nuestro experto Walter Greenleaf, que nos explica las implicaciones de esta tecnología en Neurociencia en este video.

La realidad virtual es una herramienta muy poderosa para la investigación y para la intervención. Inicialmente, se pensaba en la realidad virtual como algo exclusivo de los entornos de juego. Pero ahora que se ha pasado al ámbito corporativo, los grandes titanes tecnológicos han invertido miles de millones de dólares en el desarrollo de esta tecnología.

Máquinas que sienten

Las propuestas más innovadoras respecto a la inteligencia artificial tienen algo en común: están intentando ir más allá del uso del machine learning para analizar cantidades ingentes de información y se están aventurando en la investigación de los aspectos más humanos de la inteligencia artificial. Un ejemplo claro es el diseño de máquinas que sean capaces de sentir emociones o ser conscientes de su propia existencia. Antonio Damasio, ha publicado un paper recientemente en el que explica este proyecto. La idea es desarrollar máquinas que sean capaces de sentir, de tener sentimientos y, por lo tanto, de tener conciencia.

Este este Vídeo, Antonio Damasio especifica que tener máquinas con sentimientos podía servir para dos cosas:   como una plataforma experimental de pruebas (como una forma de estudiar los sentimientos y la conciencia humanos pero fuera del cuerpo humano) y para crear una máquina aún más inteligente, que  al tener posibilidad de sentir, cabría la posibilidad de tener conciencia.

Damasio apuesta por el desarrollo de robots blandos (de materiales hiperflexibles) que favorece una interacción más segura con el medio ambiente  y capaces de interactuar con el ser humano. Si a estos le añadimos capacidad intelectual, nos acercamos a la propuesta de Damasio: en lugar de montar un dispositivo muy complejo cognitivamente hablando, nuestro experto propone debilitar el diseño y crear vulnerabilidad y riesgo esperando que, al tener una gran capacidad intelectual, viéramos una evolución del robot, con la posibilidad de defenderse y de ser más inteligente debido a su necesidad de adaptabilidad. 

Es decir, Damasio y su equipo proponen una clase de máquinas que pudieran desarrollar sentimientos y conciencia, pero, sobre todo, la sensación de riesgo para sí mismas. Para que esta máquina perciba el riesgo y desarrolle la necesidad de mantenerse con vida hace falta algo más que un cuerpo vulnerable (o blando): debe ser capaz de sentir.  Son los sentimientos los que guían nuestra vida: todo lo que hacemos se ve impactado por ellos. 

La conciencia, al fin y al cabo, es la posibilidad de tener una experiencia mental que cuenta con dos componentes críticos:

  • la autorreferencia, cuando eres consciente de algo, sabes que se refiere a ti, en concreto se refiere a tu cuerpo.
  • es inevitable que dichas experiencias mentales vayan acompañadas de sentimiento; no es que pueda haber o no un sentimiento, es que es inherente al proceso de experiencia. Este sentimiento es una especie de clasificación del estado de la vida en un momento determinado.

Así, Damasio propone crear máquinas vulnerables que sean capaces de tener sentimientos y, lo tanto, conciencia de sí mismas y del riesgo al que se ven sometidas.

https://www.fundacionbankinter.org/wp-content/uploads/2021/09/Publicacion-PDF-ES-FTF_Neurociencia.pdf

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