viernes, 4 de diciembre de 2009

La primera imagen de la memoria humana

Un estudio realizado por investigadores del Montreal Neurological Institute and Hospital y de las universidades McGill y California en Los Ángeles, publicado en la ultima edición de la revista “Science Daily”, ha permitido por primera vez en la historia capturar el momento en que se produce la translación de una proteína encargada de la formación de la memoria a largo plazo. El hallazgo es muy importante para comprender cómo nuestro cerebro almacena los recuerdos.
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Hay quien dice que los humanos somos, ni mas ni menos, el resultado de nuestros recuerdos. La idea tiene bastante lógica, y seguramente los recuerdos de nuestra infancia, los juegos que jugamos, los amores que tuvimos, los libros que leímos y las peripecias que sufrimos son responsables en gran medida de nuestra personalidad actual. A pesar de la importancia que posee el mecanismo de la memoria, es mucho lo nos que falta descubrir sobre su funcionamiento y la forma en que el cerebro convierte en permanentes nuestras experiencias cotidianas.

Sin embargo, un nuevo estudio sobre la forma en que determinadas proteínas interactúan con las sinapsis de las células nerviosas, realizado de forma conjunta por investigadores del Montreal Neurological Institute and Hospital, y de las universidades McGill y California en Los Ángeles, podría desvelar parte de este misterio. Los científicos han logrado capturar en una imagen el momento exacto en que se produce la activación del mecanismo -concretamente la translación de una proteína- que desencadena la formación de la memoria a largo plazo.


Esta es la imagen que obtuvo el equipo.
El hallazgo, publicado en la ultima edición de la revista “Science Daily”, proporciona la primera evidencia visual de que se producen nuevas proteínas en las sinapsis -verdaderas conexiones entre las células nerviosas- en el momento en que un evento registrado por el cerebro se guarda en forma de un recuerdo a largo plazo. Estas proteínas tienen la función de incrementar la fuerza de la conexión sináptica, reforzando la memoria. La imagen obtenida en ese momento crucial es, según los expertos, muy importante para comprender la forma en que se generan los recuerdos. Si fuésemos capaces de hacer un seguimiento en tiempo real de la evolución de estas proteínas tendríamos una mejor comprensión de cómo se forma la memoria.

Para entender qué es lo que ocurre a nivel molecular en el cerebro, es necesario tener en cuenta dos propiedades intrínsecas de la memoria. La primera es su capacidad de mantener una gran cantidad de información almacenada durante un largo tiempo con un grado razonable de estabilidad. La segunda es su flexibilidad. En efecto, la única razón por la que podemos aprender y adaptarnos a situaciones cambiantes es porque nuestra memoria es altamente flexible. Estas propiedades hicieron que los responsables de la investigación se centrasen en las sinapsis, que son el principal punto de intercambio y almacenamiento de información en el cerebro. Estas estructuras conforman una vasta red de conexiones que tiene una gran habilidad para cambiar y adaptarse -la denominada plasticidad sináptica- que parece ser la base fundamental del aprendizaje y la memoria.

“La cuestión es cómo determinar la formación de la memorias si esta red está cambiando constantemente”, dice el doctor Wayne Sossin, neurocientífico y coautor del estudio. “Se sabe desde hace algún tiempo que un paso importante en la formación de la memoria a largo plazo es la translación, o producción, de nuevas proteínas localizadas en la sinapsis, que refuerzan la conexión sináptica en la incorporación de una memoria, pero hasta ahora nunca se había registrado en imágenes”, agrega. El equipo empleó como “seguidor” una proteína fluorescente que puede ser fácilmente detectada y seguida, lo que les posibilitó obtener la imagen en cuestión.

Sin dudas, el descubrimiento de Sossin y sus compañeros de equipo servirá para mejorar la comprensión de estos procesos, y para la elaboración de terapias que puedan corregir los problemas ocasionados por el deterioro de la memoria en personas de edad o con enfermedades degenerativas.

SyNAPSE, el “cerebro-en-un-chip” de DARPA

¿Es posible fabricar un chip que se comporte como un cerebro? Seguramente la respuesta a esta pregunta es un “si”, de hecho, con el tiempo suficiente, casi cualquier cosa puede ser posible. Pero la agencia norteamericana DARPA intenta construir algo así en los próximos años.¿te interesa?
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Seguramente has oído nombrar a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, o Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa) antes. Y no es para menos. Maneja un impresionante presupuesto anual (acaba de recibir casi 3 mil millones de euros para el próximo periodo fiscal) y se encarga de todos los desarrollos de tecnología de punta del departamento de defensa, haciendo hincapié en aquellos que puedan servir para obtener una ventaja de cualquier tipo sobre el enemigo. De hecho, DARPA fue creada en 1958 como respuesta al lanzamiento soviético del Sputnik, con la misión de mantener a la tecnología de Estados Unidos por delante de la de sus adversarios.

En Neoteo hemos comentado proyectos muy audaces encarados por DARPA: uniformes “invisibles”, piel sintética con retroalimentación sensorial y hasta balas guiadas por láser. Pero uno de sus equipos de trabajo ha encarado un proyecto que seguramente va a dar mucho que hablar. Se trata del “Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics”, más conocido como SyNAPSE.

SyNAPSE intentará reproducir el funcionamiento de un cerebro mediante componentes electrónicos. Esta tarea ya se ha abordado antes, por ejemplo, en 2001 se conoció la noticia de que Vitalij Valzev había creado el primer cerebro artificial con el mismo intelecto que un humano. Pero actualmente es poco lo que se sabe sobre el estado del proyecto y que ha sido del científico ruso que lo creó.

Pero lo que hace especial a SyNAPSE es que va a intentar desarrollar un cerebro electrónico que no solo imite su comportamiento, sino que además tenga el tamaño y el consumo energético de su equivalente biológico. DARPA nos promete que "de tener éxito, el proyecto proporcionará las bases para la creación de máquinas que puedan reemplazar a los humanos en muchas de las exigentes situaciones que enfrentan los combatientes de hoy".

Resulta bastante difícil no hacer una asociación entre los términos “cerebro artificial”, “combatiente” y “Terminator”. Aun a riesgo de parecer obvios, en líneas generales es lo que intenta lograr DARPA: una maquina autónoma, con un cerebro electrónico con más o menos el tamaño y capacidad del de un humano, armada hasta los dientes, y suelta en el campo de batalla.

Puede parecer un objetivo muy difícil de lograr, pero con 3 mil millones de euros para gastar, Terminator puede estar a la vuelta de la esquina.

¿Los imanes podrían fortalecer la mente?

Hay indicios de que la aplicación de algún tipo de de terapia magnética puede estimular el desarrollo de ciertas áreas del cerebro, sobre todo las ligadas al aprendizaje y la memoria. No te pierdas este artículo, que puede hacerte el más listillo de la clase.¿te interesa?
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Someter al cerebro al campo magnético generado por una bobina parece estimular el crecimiento de neuronas nuevas en las áreas asociadas con el aprendizaje y la memoria, al menos en las ratas.

Si este efecto pudiese ser confirmado en seres humanos se encendería una luz de esperanza para el tratamiento la declinación mental y enfermedades de la memoria relativas a la edad como el Alzheimer. El estímulo magnético transcraeal (TMS, por Transcranial Magnetic Stimulation) se ha utilizado en forma experimental para tratar una gama de los desórdenes del cerebro, incluyendo la depresión y la esquizofrenia, y para rehabilitar algunos pacientes después de un accidente.

En esencia, TMS utiliza una bobina para inducir campos magnéticos en el tejido del cerebro, activando o desactivando grupos de neuronas. Funciona, aunque el aunque el mecanismo exacto de cómo lo hace no se conoce.

Una de las teorías dice que este tipo de terapia consolida en el cerebro un proceso conocido como potenciación a largo plazo (LTP, por called long-term potentiation). Fortunato Battaglia y sus aplicaron TMS a ratones durante cinco días, y después analizaron sus cerebros buscando evidencias de LTP. Las encontraron en todas áreas del cerebro. El equipo también vio grandes aumentos en la proliferación de células en algunas regiones del cerebro.

Battaglia presentó sus resultados en una reunión de la Academia Americana de Neurología en Boston. El ejercicio físico y algunos antidepresivos también promueven crecimientos en las neuronas, pero puede ser difícil de lograr en áreas específicas. Battaglia piensa que el TMS eventualmente se podría utilizar para mejorar el aprendizaje y la memoria, ya que ambos problemas se deben generalmente a la pérdida de neuronas en el hipocampo, entre otras áreas.

Su equipo se encuentra preparando un estudio para probar esta teoría. Juan Rothwell, investigador de TMS en Londres, dice que es ésta es la primera vez que el TMS ha demostrado ser útil en terapias de neurogenesis. Aunque el TMS no puede substituir las neuronas perdidas, Rothwell cree que podría desacelerar el progreso de enfermedades como Alzheimer. “Puede ser una forma de reforzar las conexiones que están volviéndose ser más débiles,” dice.

Habrá que esperar, pero si estos estudios demuestran la posibilidad de corregir estos problemas, o incluso mejorar la capacidad mental de la gente “sana”, seguramente será bienvenido por todos.

“Puede ser una forma de reforzar las conexiones que están volviéndose ser más débiles” Memoria y aprendizaje: las zonas mas beneficiadas.
Enlaces La nota, en inglés (newscientist.com).

Lifenaut.com. ¿Se puede clonar la mente de una persona?

Un particular proyecto, creado por la Fundación del Movimiento Terasem, propone almacenar cuanta información sea posible sobre una persona. A base de música, fotos, vídeos y notas, aseguran que en el futuro se podrá crear un clon que pensará exactamente como nosotros. ¿Te parece demasiado exagerado? Pasa, lee la nota y entérate como marcha este proyecto¿te interesa?
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Lifenaut.com es un sitio en el cual luego de registrarte podrás tener a tu disposición 7 gigabytes para almecenar tu información. ¿Cuál es la idea?

Que puedas subir vídeos, fotos, música, ficheros, todo lo que pienses que pueda ayudar a definirte como persona. Saber cuales son tus gustos, tus sentimientos, tus pensamientos, es posible, dicen algunos. Y la idea es obtenerlo a partir de lo que tu pongas en el sitio. ¿Y como lo harán?

La idea, según Bruce Duncan, director de la Fundación del Movimiento Terasem, es que un chatbot sea en el futuro capaz de ordenar toda esa información y armar un clon de tu alma, de tu esencia. Porque a nadie sorprende ya la posibilidad de que en algunos años sea posible clonar nuestra apariencia física, y lograr “fabricar” una persona que se vea exactamente igual que nosotros.

Pero lo que realmente supera cualquier previsión es la posibilidad de que una creación humana sea capaz de pensar exactamente igual a nosotros. Según Duncan, mediante bots capaces de analizar información de manera minuciosa se podrá obtener toda nuestra personalidad, hasta reducirla a “bemes”. Un beme es la unidad más pequeña de consciencia o “unicidad” de una persona. Vendría a ser lo mismo que el átomo en la física.

Con nuestra mente dividida en bemes será más fácil reordenarla y recrear nuestros pensamientos y sentimientos. No solo eso, podremos subir información sobre toda la gente que hemos conocido a lo largo de nuestras vidas, definir la relación que hemos tenido con ellos y gracias a eso lograr modelos basados en ellos.

Hemos visto proyectos como Lifelogging, y también como los científicos trabajan para lograr la inmortalidad virtual, pero en este caso es distinto ya que se trata poder, en un futuro, recrear a una persona.

A pesar de los temores que este tipo de iniciativas puedan despertar, en la Fundación del Movimiento Terasem, Duncan afirma que la idea es preservar la mayor cantidad posible de bemes de una persona, y lograr esto con la mayor cantidad de personas que sea posible, como una forma de mantener vivo el espíritu colectivo de generacion en generación.

Informática Cognitiva e ingenieria inversa de la mente

A pesar de los miles de millones de dólares gastados en extraordinarios sistemas que hacen de nuestros ordenadores de escritorio algo tan pequeño como una hormiga, según los especialistas en la materia todo ese poder no sería suficiente. La humanidad está generando cada vez más datos, y los sistemas existentes están más sobrecargados y demorados. Para solucionar este problema, los científicos están mirando muy de cerca al mejor ordenador conocido por el hombre, con la intención de copiarlo: El cerebro humano.
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Y nada menos que IBM para ponerse en campaña con este titánico proyecto, junto con otras cinco universidades. De acuerdo al gigante, se planea crear un nuevo sistema informático tan avanzado que emularía y simularía las principales habilidades de un cerebro humano, tales como la percepción y la cognición. Pero no se trataría de un ordenador enorme como un edificio. Aplicando los conocimientos existentes en neurociencia y nanotecnología, el sistema podría tener, al menos en teoría, un tamaño y un consumo de energía similar al de un cerebro real.


"¿Powered by IBM?"Esta nueva forma de informática cognitiva apunta al desarrollo de nuevos sistemas utilizando un concepto que usualmente se lo conoce en los entornos del espionaje industrial, comercial, e informático: La ingeniería inversa. Puesto en palabras más sencillas, los científicos intentarán descrifar todo aquello que le da forma y sentido a un cerebro humano, para duplicarlo y convertirlo en un sistema que podría procesar una cantidad de datos hasta ahora imposible.

Esta clase de ingeniería inversa ya se ha intentado de forma parcial, pero utilizando como base al cerebro de una rata. A pesar de su tamaño y del nivel de complejidad (significativamente inferior al del cerebro humano), la réplica digital del córtex demandó la nada despreciable suma de 8 terabytes de RAM en un superordenador BlueGene/L. Un procedimiento similar pero aplicado al cerebro humano requeriría una capacidad de procesamiento y almacenamiento que hoy en día, sencillamente no existe. Casi 37 petaflops de poder y poco más de tres petabytes de RAM es algo que ni siquiera el futuro hiperordenador Sequoia puede igualar.


En teoría se necesitarían 37 "Roadrunners" a su máxima capacidad para el proyecto
Si tenemos en cuenta que ese poder de procesamiento estaría disponible en la siguiente media década, es probable que pase un buen tiempo antes de que tengamos novedades en este campo. Muchos de los requerimientos nanotecnológicos para este proyecto apenas están en nivel teórico, por lo que básicamente tienen que "inventar" los componentes que usarán. Al mismo tiempo, la asistencia económica será vital. IBM ha adquirido €3.8 millones gracias a DARPA, una suma que apenas puede hacer que el proyecto comience.

Si IBM necesitaba un desafío, es este. No se trata de replicar y entender la corteza cerebral, sino todo el cerebro humano, con sus incontables conexiones a nivel neuronal y de forma tridimensional. Lo único cierto es que, en caso de que lo logren, la informática tal y como la conocemos pasará a ser apenas un capítulo en la historia

Informática Cognitiva e ingenieria inversa de la mente

A pesar de los miles de millones de dólares gastados en extraordinarios sistemas que hacen de nuestros ordenadores de escritorio algo tan pequeño como una hormiga, según los especialistas en la materia todo ese poder no sería suficiente. La humanidad está generando cada vez más datos, y los sistemas existentes están más sobrecargados y demorados. Para solucionar este problema, los científicos están mirando muy de cerca al mejor ordenador conocido por el hombre, con la intención de copiarlo: El cerebro humano.
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Y nada menos que IBM para ponerse en campaña con este titánico proyecto, junto con otras cinco universidades. De acuerdo al gigante, se planea crear un nuevo sistema informático tan avanzado que emularía y simularía las principales habilidades de un cerebro humano, tales como la percepción y la cognición. Pero no se trataría de un ordenador enorme como un edificio. Aplicando los conocimientos existentes en neurociencia y nanotecnología, el sistema podría tener, al menos en teoría, un tamaño y un consumo de energía similar al de un cerebro real.


"¿Powered by IBM?"Esta nueva forma de informática cognitiva apunta al desarrollo de nuevos sistemas utilizando un concepto que usualmente se lo conoce en los entornos del espionaje industrial, comercial, e informático: La ingeniería inversa. Puesto en palabras más sencillas, los científicos intentarán descrifar todo aquello que le da forma y sentido a un cerebro humano, para duplicarlo y convertirlo en un sistema que podría procesar una cantidad de datos hasta ahora imposible.

Esta clase de ingeniería inversa ya se ha intentado de forma parcial, pero utilizando como base al cerebro de una rata. A pesar de su tamaño y del nivel de complejidad (significativamente inferior al del cerebro humano), la réplica digital del córtex demandó la nada despreciable suma de 8 terabytes de RAM en un superordenador BlueGene/L. Un procedimiento similar pero aplicado al cerebro humano requeriría una capacidad de procesamiento y almacenamiento que hoy en día, sencillamente no existe. Casi 37 petaflops de poder y poco más de tres petabytes de RAM es algo que ni siquiera el futuro hiperordenador Sequoia puede igualar.


En teoría se necesitarían 37 "Roadrunners" a su máxima capacidad para el proyecto
Si tenemos en cuenta que ese poder de procesamiento estaría disponible en la siguiente media década, es probable que pase un buen tiempo antes de que tengamos novedades en este campo. Muchos de los requerimientos nanotecnológicos para este proyecto apenas están en nivel teórico, por lo que básicamente tienen que "inventar" los componentes que usarán. Al mismo tiempo, la asistencia económica será vital. IBM ha adquirido €3.8 millones gracias a DARPA, una suma que apenas puede hacer que el proyecto comience.

Si IBM necesitaba un desafío, es este. No se trata de replicar y entender la corteza cerebral, sino todo el cerebro humano, con sus incontables conexiones a nivel neuronal y de forma tridimensional. Lo único cierto es que, en caso de que lo logren, la informática tal y como la conocemos pasará a ser apenas un capítulo en la historia

Telepatía tecnológica: Comunicación cerebro-cerebro

Comunicarse utilizando solamente el poder de nuestra mente puede ser algo que sólo se vea reflejado en la ciencia ficción, pero si quitamos la palabra "ficción", entonces la ciencia parece estar mejor preparada para lograrlo. Con la intervención de la tecnología sería posible liberar el potencial oculto de nuestros cerebros, y puede que aquí se haya dado el primer paso. En la Universidad de Southampton han logrado una transmisión de cerebro a cerebro, utilizando un ordenador, una buena cantidad de electrodos, y una conexión a Internet.
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Recuerdo muy bien a los telépatas de la serie Babylon 5, con un poder tal que podían pelear simplemente usando sus mentes. La raza humana se encuentra todavía muy lejos de alcanzar ese nivel evolutivo, pero algunos creen que el camino se podría hacer mucho más corto con la intervención de la tecnología. Ya hemos mencionado algunos ejemplos sobre la telepatía tecnológica, pero este experimento llevado a cabo en el Instituto de Investigación de Sonido y Vibraciones de la Universidad de Southampton es uno de los más tangibles que se ha llevado a cabo hasta ahora. La prueba, liderada por el doctor Christopher James demuestra, si bien de forma bastante rudimentaria, que la comunicación directa entre dos cerebros es factible.

Una persona se encuentra "conectada" al ordenador a través de una interfaz "ordenador-cerebro" compuesta por varios electrodos y un amplificador EEG. Esta persona genera una transmisión binaria que es recogida por el ordenador y transmitida a través de Internet. En el caso de la prueba, esta persona imagina que mueve el brazo izquierdo, generando así un "0", y luego el brazo derecho, generando un "1". Del otro lado, una segunda persona que también está conectada con electrodos y un amplificador, recibe esta transmisión a través de una lámpara LED. La lámpara LED parpadea en dos frecuencias, diferenciando así los unos de los ceros. Si bien el parpadeo de la lámpara LED es demasiado sutil para poder ser interpretado por un ser humano, es detectado por los electrodos a través de la corteza visual de la segunda persona. Los electrodos envían la información recibida a través de la lámpara LED a un segundo ordenador, y el mensaje de unos y ceros es decodificado a la perfección.

Las interfaces cerebro-ordenador no son nada nuevo, pero el experimento deja bien claro el hecho de que una conexión cerebro-cerebro es posible. Por supuesto, en este momento sólo se pueden interpretar unos pocos unos y ceros, pero nadie niega que con los avances necesarios se podría enviar información mucho más compleja. Lo más sorprendente de este método es que la segunda persona que recibe el mensaje ni siquiera conoce su contenido hasta que es decodificado por el ordenador, utilizando como puente a la capacidad visual. En otras palabras, un "recolector" del pensamiento del otro. El potencial de esto es muy grande, especialmente entre personas con serias discapacidades que no puedan permitirse un mínimo gesto de expresión. Con ayuda de los ordenadores podríamos saber qué piensan estas personas, y hasta entablar una conversación con ellas.