Cómo registrar 1 millón de neuronas en tiempo real
Un método nuevo e innovador podría permitir a los científicos traducir la información proveniente de más de 1 millón de neuronas a la vez, así como decodificar la actividad a medida que ocurre.
En las últimas décadas, la cantidad de datos producidos en la vida cotidiana se ha disparado.
Por ejemplo, cuando caminas por la calle, tu teléfono celular recopilará información sobre cuántos pasos has dado.
Cuando compras algo en una tienda con tu tarjeta, el banco sabe lo que compraste, cuánto fue y dónde estabas.
Del mismo modo, la tienda sabe si ha comprado algo similar allí antes.
Los datos se pueden recolectar de manera más eficiente que nunca, pero el desafío ahora es comprender qué deberíamos hacer con ellos (si es que debemos hacer algo). Tenemos los números, pero ¿nos sirven de algo?
Un gran salto para la neurociencia
La situación es similar en la neurociencia, en el sentido de que se han realizado grandes avances hacia la recopilación de grandes cantidades de datos del cerebro. Los científicos ahora pueden escuchar y comunicarse con una gran cantidad de células cerebrales a la vez.
Aunque este avance ha demostrado ser útil en el diagnóstico, el tratamiento y la investigación, aún no se ha realizado todo su potencial. La velocidad a la que se pueden procesar los datos una vez que se han recopilado sigue siendo un obstáculo importante.
El procesamiento de datos se está convirtiendo rápidamente en un cuello de botella para los avances realizados en otras áreas de la neurociencia. Por ejemplo, si los datos del cerebro pudieran recopilarse y entenderse en tiempo real, se podrían dar grandes pasos en el control de brazos robóticos en personas paralizadas, o incluso en ayudar a predecir ataques epilépticos inminentes.
Para lograr estos objetivos, se deben analizar y calcular con mucha rapidez vastos océanos de datos.
Investigadores del Centro de Investigación Neuronano de la Universidad de Lund en Suecia han estado trabajando en este problema. Han ideado un método que tiene el potencial de comunicarse en tiempo real con millones de células nerviosas.
Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Neuroinformática.
Su sistema no solo podía escuchar el parloteo de las células cerebrales, sino que también podía traducirlo en una salida significativa casi al instante, en 25 milisegundos. El secreto de esta nueva capacidad es un formato de datos específico llamado formato de datos jerárquico y un proceso conocido como codificación de bits.
“Recodificar las señales de las células nerviosas directamente en código de bits aumenta drásticamente la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, la mayor ventaja es que el método nos permite almacenar la información de una manera que la pone inmediatamente a disposición de los procesadores de las computadoras ".
Jens Schouenborg, profesor de neurofisiología, Centro de Investigación Neuronano
El futuro de la neurociencia
Martin Garwicz, quien también es profesor de neurofisiología en el Centro de Investigación Neuronano, explica cómo su método está muy por delante de otras intervenciones (como el electroencefalograma, en el que se colocan electrodos en el cuero cabelludo).
“Imagina que quieres escuchar de qué están hablando 10 personas en la habitación de al lado. Si escuchas poniendo tu oído contra la pared, solo escucharás murmullos, pero si pones un micrófono a cada persona en la habitación, transforma tu capacidad para entender la conversación ”, dice.
“Y luego”, agrega Garwicz, “piense en ser capaz de escuchar a un millón de personas, encontrar patrones en lo que se comunica y responder instantáneamente, eso es lo que nuestro nuevo método hace posible”.
Esta nueva metodología permite el tráfico bidireccional: los mensajes de las células nerviosas se pueden recopilar y las respuestas se pueden enviar de vuelta. La tecnología se basa en la forma en que el tráfico se transforma en código de bits.
“Un beneficio considerable de esta arquitectura y formato de datos es que no requiere más traducción, ya que las señales del cerebro se traducen directamente en código de bits. Esto significa una ventaja considerable en todas las comunicaciones entre el cerebro y las computadoras, sobre todo en lo que respecta a las aplicaciones clínicas ".
El autor principal del estudio, Bengt Ljungquist
De cara al futuro, este modelo podría ayudar a la neurociencia a realizar grandes avances. Si bien las interfaces cerebro-máquina y las interfaces cerebro-computadora han mejorado enormemente en los últimos años, a menudo se bloquean en lo que respecta al procesamiento de datos.
Si el sistema de código de bits tiene éxito, este bloque podría desplazarse de su ruta.
