Un ratón toca un estímulo táctil que aparece en una pantalla de iPad. El estímulo ha sido generado con un patrón cerebral cognitivo

Las interfaces cerebro-máquina representan una solución para que personas con dificultades físicas puedan comunicarse con su entorno físico y social. En el trabajo ‘A cognition-related neural oscillation pattern, generated in the prelimbic cortex, can control operant learning in rats’, investigadores de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla y la Universidad Autónoma de Barcelona han identificado un patrón funcional de la corteza prefrontal, asociado a procesos cognitivos, y lo han utilizado para activar la pantalla de un dispositivo táctil (una pantalla de iPad).

El uso de la actividad neural cortical para tareas de condicionamiento operante se realiza desde hace décadas, aunque en este caso se utiliza un dispositivo patentado por los autores. El dispositivo permite la activación de cualquier instrumento del entorno a partir de señales eléctricas cerebrales específicas seleccionadas a voluntad. En esta investigación los autores trabajaron con señales cerebrales eléctricas que permiten activar la presentación de estímulos en la pantalla táctil de un iPad. A su vez, los animales experimentales deben tocar dichos estímulos presentados en el iPad para obtener una recompensa y realizar, de este modo, correctamente la tarea.

Uno de los resultados más interesantes de esta investigación es que los ratones aprendieron a aumentar la frecuencia del patrón de actividad neuronal seleccionado a lo largo de las sucesivas sesiones experimentales, con el fin de obtener la recompensa. Los autores del trabajo demuestran también que el patrón seleccionado está relacionado con procesos cognitivos y no con actividades motoras o comportamentales, lo que significa un importante avance en el diseño de interfaces cerebro-máquina. Otro resultado de interés es que el patrón cerebral seleccionado no modificó sus propiedades funcionales tras ser usado como activador de un aprendizaje asociativo. Así pues, la corteza prefrontal –un área cerebral particularmente relacionada con procesos y estados mentales– tiene la capacidad de producir un patrón oscilatorio que los ratones pueden generar para controlar su entorno.

Desde el punto de vista de la investigación, es beneficioso utilizar las conclusiones de este trabajo para avanzar en el área, cada vez más real, de las interacciones entre los cerebros y las máquinas.

1. El ratón se aproxima al iPad. 2. El ratón próximo al dispositivo, genera el patrón cerebral cognitivo seleccionado por los investigadores. Como consecuencia, un estímulo aparece en la pantalla del iPad. 3. El ratón toca el iPad. 4. A continuación, acude al comedero a por la recompensa que acaba de obtener. 5. Se come la comida y vuelve a iniciar el ciclo.

El trabajo ha sido desarrollado por los investigadores Samuel Hernández-González, Agnès Gruart y José María Delgado-García, de la División de Neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide y por Celia Andreu-Sánchez y Miguel Ángel Martín-Pascual, del grupo Neuro-Com de la Universidad Autónoma de Barcelona. El estudio ha sido publicado hoy en la revista The Journal of Neuroscience y ha contado con el apoyo económico del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, de la Junta de Andalucía y de la Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno.

Artículo de referencia:
Hernández-González, S., Andreu-Sánchez, C., Martín-Pascual, M.A., Gruart, A., Delgado-García, J.M. A cognition- related neural oscillation pattern, generated in the prelimbic cortex, can control operant learning in rats. Journal of Neuroscience (DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3651-16.2017)