Un implante cerebral permitiría hablar con la mente

Grabaciones de la actividad de la superficie del cerebro permiten ver por primera vez cómo se controla el habla

Foto: Una lámina de electrodos registra la actividad eléctrica en la superficie del cerebro.

¿Podría una persona paralítica e incapaz de hablar como el físico Stephen Hawking usar un implante cerebral para tener una conversación?

Ese es el objetivo de cada vez más proyectos de investigación en universidades estadounidenses a lo largo de los últimos cinco años, que han demostrado que colocando dispositivos de grabación bajo el cráneo se puede capturar la actividad cerebral asociada con el habla.

Aunque los resultados son preliminares, el neurocirujano de la Universidad de California en San Francisco (EEUU) Edward Chang explica que está trabajando para crear una interfaz cerebro-máquina inalámbrica capaz de traducir las señales cerebrales directamente en habla usando un sintetizador de voz.

Este esfuerzo por construir una prótesis del habla se basa en el éxito anterior de experimentos en los que voluntarios paralíticos han usado implantes cerebrales para manipular extremidades robóticas usando sus pensamientos. La tecnología funciona porque los científicos son capaces de interpretar a grandes rasgos la actividad de las neuronas dentro de córtex motriz del cerebro y convertir esta en movimientos de los brazos o las piernas.

Ahora el equipo de Chang intenta hacer lo mismo para el habla. Es una labor más complicada en parte porque el lenguaje complejo es exclusivo de los humanos, y porque la tecnología no se puede probar fácilmente en animales.

En la Universidad de California, Chang ha llevado a cabo experimentos del habla en conexión con las operaciones cerebrales que hace sobre pacientes con epilepsia. Se coloca una lámina de electrodos bajo el cráneo del paciente para registrar la actividad eléctrica de la superficie del cerebro. Los pacientes llevan puesto el dispositivo, conocido como electrocorticógrafo durante varios días para que los médicos puedan localizar el origen preciso de los ataques.

Chang ha aprovechado esta oportunidad de estudiar la actividad cerebral mientras los pacientes hablan o escuchan hablar. Él y su equipo describían cómo usaron la serie de electrodos para hacer un mapa de los patrones de actividad eléctrica en una zona del cerebro conocida como la corteza motora sensorial ventral cuando los sujetos pronunciaban sonidos como "ba", "di" y "gu".

"Hay varias regiones del cerebro implicadas en la vocalización, pero creemos que esta es importante para el control aprendido y voluntario del habla", sostiene Chang.

La idea es registrar la actividad eléctrica en la corteza motora que produce los movimientos relacionados con el habla en los labios, la lengua y las cuerdas vocales. Chang explica que analizando matemáticamente estos patrones su equipo demostró que se pueden detectar "muchas características fonéticas clave".

Una de las consecuencias más aterradoras de enfermedades como la esclerosis lateral amiotrófica es que según se va extendiendo la parálisis, la gente no sólo pierde la capacidad de moverse, sino también la de hablar. Algunos pacientes de esclerosis lateral usan dispositivos que aprovechan movimientos residuales para comunicarse. En el caso de Hawking, el científico usa un software que le permite deletrear muy lentamente mediante movimientos de la mejilla. Otros pacientes usan sensores que siguen el movimiento de los ojos para manejar un ratón de ordenador.

La idea de usar un interfaz cerebro-máquina para poder conversar ya la habían propuesto otros, principalmente Neural Signals, una empresa que lleva desde la década de 1980 probando tecnología que usa un único electrodo para registrar directamente desde dentro del cerebro de personas con síndrome de enclaustramiento. En 2009 la empresa describió su trabajo para decodificar el habla de un paralítico de 25 años que no podía ni moverse ni hablar.

Otro estudio, publicado por el investigador de la Universidad Northwestern (EEUU) Marc Slutzky este año, intentó decodificar las señales de la corteza motora mientras los pacientes leían en voz alta palabras que contenían los 39 fonemas de la lengua inglesa. El equipo identificó fonemas con una precisión media del 36%. Este estudio usó el mismo tipo de electrodos superficiales usados por Chang.

Slutzky explica que aunque la precisión puede parecer muy baja, se consiguió con una muestra relativamente pequeña de palabras habladas en un periodo limitado de tiempo. "Esperamos conseguir una decodificación mucho mejor en el futuro", afirma. Y, según los científicos, el software de reconocimiento del habla también podría ayudar a adivinar qué palabras intenta decir la gente.

Robots que desplazan su estado de rígido a blando.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT dirigidos por Anette Hosoi  han desarrollado un material de cambio de fase de bajo costo que podría ser utilizado para permitir que los robots se desplacen entre los estados blandos y duros. El material podría potencialmente generar robots con todo tipo de nuevas funciones, como los robots quirúrgicos que pueden deslizarse a través del cuerpo sin dañar órganos o vasos vitales, o de búsqueda y rescate robots que navegan de forma segura a través de estructuras colapsadas y escombros.

La mayor sorpresa, sin embargo, es lo barato y fácil que es construir este material. Es la espuma de poliuretano barato empapado en un baño de cera - las cosas se encuentran comúnmente en una tienda de artesanía. Los investigadores realizaron un alambre a lo largo de los bordes de la estructura impresa-3D y se indujeron una corriente para aplicar calor. A través de la película de un interruptor, la estructura se calienta y se vuelve suave como la gelatina. Encendido de la corriente de lo enfría y deja que el material se convierte rígida de nuevo.

A través de la deformación selectiva de partes de la estructura, los investigadores demostraron cómo crear uniones en la estructura, lo que podría permitir a un robot a gatear y meterse en espacios reducidos, como un ratón o un pulpo.

Y para lo que podría ser el aspecto más intrigante (y alarmante), el material, puede repararse a sí mismo hasta cierto punto. "Este material es auto-curación", dice Hosoi. "Así que si usted lo empuja demasiado lejos y la fractura del recubrimiento [cera], se puede calentar y luego enfriar, y la estructura vuelve a su configuración original."

La investigación, publicada en el último número de materiales macromoleculares e Ingeniería, se realizó en colaboración con el Instituto Max Planck y la Universidad de Stony Brook

Hallan un meteorito de hierro en Marte

Esta roca encontrada por Curiosity, es un meteorito de hierro apodado “Lebanon”, similar en forma y brillo a los meteoritos de hierro encontrados en Marte por la generación anterior de rovers, Spirit y Opportunity. 

Lebanon mide 2 metros de ancho (de izquierda a derecha, desde el ángulo de la foto). El trozo más pequeño en primer plano fue llamado “Lebanon B”.

Esta imagen combina una serie de imágenes circulares de alta resolución tomadas por los instrumentos RMI (Remote Micro-Imager) y ChemCam (Chemistry and Camera) de Curiosity con el color y contexto proporcionado por la Mastcam (Mast Camera) del rover. 

(Meteorito de hierro encontrado por Curiosity. NASA)

Las imágenes fueron tomadas durante el día marciano (o sol) número 640 de Curiosity, es decir, el 25 de mayo de 2014.

Las imágenes muestran cavidades con formas angulares en la superficie de la roca. Una posible explicación es que fueron resultado de la diferente erosión a lo largo de los contornos cristalinos dentro del metal de la roca.

Otra posibilidad es que estas cavidades una vez tuvieron cristales de olivino, los cuales pueden ser encontrados en un tipo raro de meteoritos de hierro rocoso llamados palasitos, que se cree que se forman cerca del manto del núcleo de un asteroide.

Los meteoritos de hierro no son raros entre aquellos encontrados en la Tierra, pero son menos comunes que los meteoritos rocosos.

En Marte, los meteoritos de hierro dominan el pequeño número de meteoritos que han sido descubiertos. Parte de la explicación podría venir de la resistencia de los meteoritos de hierro al proceso de erosión en Marte.

Google y Novartis desarrollarán unos lentes de contacto 'inteligentes' para ayudar a superar enfermedades patológicas

La farmacéutica suiza Novartis anuncia que se ha aliado con el gigante estadounidense de internet Google en el negocio de los llamados lentes de contacto 'inteligentes'.
A través de su división oftalmológica, Alcon, Novartis ha firmado un acuerdo con Google con el objetivo de desarrollar lentes de contacto que puedan ayudar a superar enfermedades y patologías oculares, explícita la compañía helvética en un comunicado.

La idea es unir el conocimiento electrónico de Google con la experiencia en el área de los aparatos farmacéuticos de Novartis.

Uno de los ejemplos concretos que podría surgir de esta unión es la creación de unas lentes que puedan medir constantemente los niveles de glucosa de las personas diabéticas, y que los datos puedan ser transmitidos a un aparato externo de manera inalámbrica y así recuperar la capacidad de foco del ojo

Si el experimento tiene éxito permitiría a Novartis competir en el mercado global de control de azúcar, que debe superar los 12 mil millones de dólares en el 2017, de acuerdo con la empresa de investigaciones GlobalData.

«Estamos encantados de poder asociar nuestros conocimientos biológicos con su tecnología de punta para poder dar respuesta a las necesidades médicas no satisfechas», afirmó el director general de Novartis, Josep Jiménez, citado en el comunicado.

El texto no indica ningún detalle financiero del acuerdo. El acuerdo debe aún ser avalado por las autoridades de la competencia. La división Alcon -comprada a Nestlé en 2010 por 52.000 millones de dólares- registró una cifra de negocios al alza del 3 por ciento (2.600 millones de dólares) en el primer trimestres del 2014.

Férula impresa en 3D ayuda a la recuperación de huesos a través de ondas ultrasónicas.

Para hacer frente a la incomodidad de una férula de yeso cuando alguien se rompe un brazo o una pierna, el diseñador Deniz Karashin ha creado un prototipo de férula plástica que se fabrica utilizando una impresora 3D, la cual se ajusta al tamaño y forma de la extremidad del paciente según lo necesite.

Para aquello, se requiere tomar una imagen 3D computacional de quien será el usuario, para luego pasar a imprimir el artefacto utilizando un material plástico. Esto permite varias ventajas por sobre las férulas de yeso convencionales, como por ejemplo la mejor respiración de la piel y la desaparición de humedad y malos olores. Además, se ve muy bien y se puede hacer en varios colores.

Pero no sólo eso; la férula (llamada "Osteoid" por su creador) incluye un sistema que emite ondas ultrasónicas llamado LIPUS (Low-Intensity Pulsed Ultrasound System), tecnología que ayuda a sanar más rápidamente los huesos rotos y que puede ser integrada perfectamente en la férula plástica, ya que un cuerpo de yeso no permite el correcto funcionamiento del aparato.

Hasta el momento no se ha planificado mucho acerca de la comercialización de esta invención, la que puede ayudar tremendamente al mundo de la medicina una vez que las tecnologías de impresión 3D se masifiquen en el mercado.

Crean un páncreas biónico que controla la diabetes tipo 1

Un equipo de investigadores de la Universidad de Boston y del Hospital General de Massachusetts (EEUU) ha creado un nuevo páncreas artificial capaz de controlar la glucosa en tiempo real y dosificar la insulina precisa en cada momento, según las circunstancias del paciente.

Este nuevo dispositivo, que regula continuamente el nivel de glucosa en la sangre, evitando que se produzcan subidas o bajadas repentinas de azúcar, funciona de una forma muy sencilla: al paciente se le coloca un pequeño sensor bajo la piel, que regulará los niveles de glucosa; luego, el sensor enviará los datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente o smartphone, que, dependiendo de la información enviada, dará la orden de suministrar insulina (en caso de subida de azúcar) o glucagón (en caso de bajada de azúcar).

Para probar la efectividad de este páncreas biónico los investigadores contaron con dos grupos de personas, ambos con el nuevo páncreas biónico: al primer grupo, formado por 20 adultos, tuvieron que llevar el aparato sin necesidad de alterar su ritmo de vida diaria; el segundo grupo, lo formaron 32 jóvenes de entre 12 y 20 años que acudieron a un campamento para chicos con diabetes tipo 1.

Los resultados, según el líder del estudio, Edward Damiano, hablan por sí solos: "El comportamiento de nuestro sistema, tanto en adultos como en adolescentes, superó nuestras expectativas bajo las exigentes condiciones que plantea la vida real".

Anillo lector permite leer a los ciegos

Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts están desarrollando un artefacto de audio lectura que las personas de visión disminuida pueden usar como anillo en el índice para escuchar el texto que van señalando.
El llamado FingerReader, o dedo o anillo lector, viene equipado con una cámara diminuta que escanea el texto. Una voz en sintetizador va leyendo el texto en voz alta ya sea de libros, menús de restaurantes u otro material de lectura.

Para leer basta pasar el dedo por el texto. Un programa especial rastrea el movimiento del dedo, identifica palabras y procesa la información. El artefacto tiene motores vibrantes que alertan al lector cuando se aparta de la línea de texto, dijo Roy Shilkrot, que está desarrollando el artefacto en el Laboratorio de Medios del instituto.

Para Jerry Berrier, de 62 años, que nació ciego, la promesa del anillo lector es su portabilidad y funcionalidad.

"Cuando voy al consultorio del médico, hay muchos formularios que quiero leer antes de firmar", explicó.

Agregó que hay otros dispositivos de reconocimiento de caracteres en el mercado para las personas con visión disminuida, pero ninguno que 'lea' directamente.
Shilkrot dijo que los programadores creen que podrán comercializar el anillo lector, pero que todavía no se puede calcular un precio. El mercado potencial incluye algunas de los 11,2 millones de personas de visión disminuida en Estados Unidos, según el censo nacional.

A continuación mostramos un video de como funciona: