Logran controlar las decisiones de los monos con estallidos de ondas ultrasónicas

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Según un nuevo estudio, las ondas sonoras de alta frecuencia dirigidas a regiones cerebrales específicas pueden influir en el comportamiento de los monos.

El hallazgo complica nuestras concepciones del libre albedrío, pero esta investigación podría generar nuevos conocimientos sobre el cerebro y nuevos tratamientos para trastornos como la adicción.

Una nueva investigación publicada en Science Advances sugiere que se pueden usar pulsos de ondas ultrasónicas para controlar parcialmente la toma de decisiones en los monos macacos rhesus.

Específicamente, se demostró que los tratamientos de ultrasonido influyen en su decisión de mirar hacia la izquierda o hacia la derecha en un objetivo presentado en una pantalla, a pesar del entrenamiento previo para preferir un objetivo sobre el otro.

El nuevo estudio, en coautoría del neurocientífico Jan Kubanek de la Universidad de Utah, destaca el uso potencial de esta técnica no invasiva para tratar ciertos trastornos en humanos, como las adicciones, sin la necesidad de cirugía o medicamentos.

El procedimiento también es completamente indoloro.

Los científicos habían demostrado previamente que el ultrasonido puede estimular las neuronas en los cerebros de los ratones, incluidas las neuronas apretadas profundamente en el cerebro.

Al modular la actividad neuronal en ratones, los investigadores podrían desencadenar varios movimientos musculares en sus cuerpos.

Dicho esto, otra investigación ha sido menos concluyente sobre esto y si las ondas de sonido de alta frecuencia pueden desencadenar efectos neuromoduladores en animales más grandes.

La nueva investigación sugiere que pueden, al menos en un par de monos macacos.

Para su experimento, los investigadores aplicaron una técnica experimental comúnmente utilizada por los científicos para estudiar los comportamientos de elección en humanos, como los efectos del daño cerebral causado por los accidentes cerebrovasculares.

A dos monos macacos, con sus cabezas inmovilizadas y sentados en una habitación oscura, se les enseñó a mirar a un objetivo en el centro de una pantalla.

Después de unos momentos, apareció un segundo objetivo en la pantalla, a la derecha o a la izquierda del objetivo inicial, y luego apareció un tercer objetivo en el lado opuesto.

Los monos generalmente elegían mirar a los objetivos en el orden en que aparecían, pero fueron entrenados para resistir esta tendencia natural con recompensas de comida.

Durante la fase experimental, los investigadores utilizaron un transductor ultrasónico para estimular los campos oculares frontales (FEF) de los monos, la región del cerebro responsable de la atención visual y los movimientos oculares voluntarios.

Todos los procedimientos utilizados en el experimento se adhirieron “a la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio y fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Stanford“, según el documento.

Cuando los investigadores estimularon los FEF izquierdos, los monos seleccionaron el objetivo correcto con mayor frecuencia, y viceversa.

Este efecto fue mejor que el azar, ya que los monos tenían el doble de probabilidades de elegir el objetivo con los rayos ultrasónicos, a pesar de su entrenamiento previo.

Es importante destacar que los tratamientos con ultrasonido no produjeron ningún efecto cuando se dirigieron a la corteza motora, la parte del cerebro responsable del movimiento, lo que sugiere que los científicos no estaban desencadenando un reflejo físico y que en realidad estaban influyendo en la elección perceptiva.

“Pulsos breves de ultrasonido de baja intensidad influyeron de manera fuerte, controlable y reversible en el comportamiento de elección de los sujetos”, escribieron los autores en el estudio.

Wim Vanduffel, neurocientífico del Hospital General de Massachusetts y profesor asistente en la Facultad de Medicina de Harvard, describió la nueva investigación como un importante paso adelante en esta área.

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“La naturaleza no invasiva del método y el hecho de que las estructuras cerebrales profundas pueden ser dirigidas abre enormes posibilidades para la investigación causal en animales y humanos y, posiblemente, para el tratamiento de pacientes en el futuro“, dijo Vanduffel, quien no está afiliado al nuevo estudio.

“Como con cualquier desarrollo, tomará un considerable esfuerzo de investigación y tiempo antes de que los pacientes sean ayudados por esta herramienta de investigación en rápido desarrollo“.

Además, los efectos observados en el estudio “son completamente consistentes con las propiedades conocidas del área específica del cerebro que fue objetivo“, agregó Vanduffel, quien dijo que los resultados son comparables a los experimentos con métodos invasivos.

Todo esto suena muy mágico e incluso un poco deslumbrante, pero las ondas de sonido agudas, que no son audibles para el oído humano, en realidad están induciendo cambios físicos en el cerebro.

Específicamente, estos pulsos hacen que las membranas neurológicas vibren, lo que activa las neuronas cercanas, lo que influye en sus comportamientos asociados, en este caso, las neuronas que controlaron el impulso de los monos de mirar el objetivo a la izquierda o el objetivo a la derecha .

Con esta técnica, los científicos “pueden cambiar la actividad de las neuronas y también la conectividad entre las neuronas estimuladas y sus vecinas, lo que tiene el potencial de devolver los circuitos neuronales defectuosos a su estado normal“, explicó Kubanek en un comunicado de prensa.

De hecho, la capacidad de modular la actividad neuronal en circuitos cerebrales específicos podría ser útil de muchas maneras.

Podría ayudar a identificar regiones cerebrales vinculadas a enfermedades o síntomas específicos, por ejemplo, o medir los efectos de la neuromodulación en el cerebro y cómo afecta nuestro comportamiento.

También abre la posibilidad de tratamientos no invasivos y no farmacológicos para las adicciones, como el alcohol y los atracones, o para tratar comportamientos compulsivos.

“Los trastornos cerebrales deben tratarse de manera específica y personalizada en lugar de ofrecer a los pacientes cócteles de drogas“, dijo Kubanek.

“Pero para hacer eso, necesitamos una herramienta que proporcione tratamientos no invasivos, precisos y personalizados para abordar la fuente del problema en cada individuo. Esto hasta ahora solo ha sido un sueño”.

Estos resultados son muy preliminares, ya que los efectos solo se observaron en dos monos.

Los científicos ahora deberán replicar estos resultados y ampliar el alcance para ver si otras partes del cerebro están preparadas para la neuromodulación ultrasónica, entre otras vías de investigación.

La eficacia a largo plazo de estos tratamientos no está clara; durante los experimentos, los investigadores notaron que “la estimulación repetitiva disminuye los efectos neuromoduladores“, como explicaron en el estudio.

Vanduffel dijo que los neurocientíficos aún tienen mucho que aprender sobre los mecanismos neuronales específicos en juego, y estos procesos deben entenderse más completamente antes de ver esta tecnología utilizada en humanos.

El daño involuntario a las áreas cerebrales específicas es una posibilidad, dijo.

“Además, sería interesante saber cuánto tejido se ve afectado, por ejemplo, midiendo las consecuencias funcionales locales de la estimulación simultáneamente con los efectos conductuales“, agregó.

Todavía queda mucho trabajo por hacer, pero de todos modos es un resultado emocionante.

A menos que, por supuesto, sienta que esta investigación disminuye su sentido de libre albedrío.

La ciencia aún está indecisa sobre el asunto, con evidencia que sugiere que ciertos aspectos de la toma de decisiones humanas están predeterminados, mientras que otros no.

Fuente: Gizmodo