NOTI-NIVI 11

Neuroprótesis para controlar una voz artificial con el pensamiento

En un avance que marcará un antes y un después en el campo

de las interfaces cerebro-ordenador, unos científicos han ideado un sistema con inteligencia artificial que descifra casi en tiempo real las señales cerebrales de personas incapacitadas para hablar y para comunicarse de otras maneras convencionales, y expresa en voz alta las palabras pensadas por el usuario.

Este logro resuelve el problema de la latencia de las neuroprótesis del habla, es decir, el tiempo que transcurre entre el momento en que un sujeto intenta hablar y el momento en que se genera artificialmente el sonido. Utilizando los últimos avances en inteligencia artificial, los investigadores desarrollaron un método de streaming que sintetiza las señales cerebrales en habla audible casi en tiempo real.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Kaylo Littlejohn y Gopala Anumanchipalli, de la Universidad de California en Berkeley, y el neurocirujano Edward Chang, de la de California en San Francisco (UCSF), ambas en Estados Unidos.

Esta tecnología representa un paso fundamental para permitir la comunicación a las personas que han perdido la capacidad de hablar y de expresarse por otros medios convencionales.

“Nuestro enfoque de streaming aporta a las neuroprótesis la misma capacidad de descodificación rápida del habla de sistemas como Alexa y Siri”, afirma Anumanchipalli. “Usando un tipo similar de algoritmo, descubrimos que podíamos descodificar datos neuronales y, por primera vez, permitir la transmisión de voz casi en sincronía total. El resultado es una síntesis del habla más natural y fluida”.

Esta nueva tecnología tiene un enorme potencial para mejorar la calidad de vida de las personas con parálisis graves que afectan a su comunicación con el mundo exterior, tal como explica Chang, quien dirige un ensayo clínico en la UCSF sobre tecnología de neuroprótesis del habla que utiliza conjuntos de electrodos de alta densidad que registran la actividad neuronal directamente desde la superficie cerebral.

Los investigadores conectando el implante cerebral de Ann al sistema que incluye un sintetizador de voz. (Foto: Noah Berger)

Los investigadores también han demostrado que su método puede funcionar bien con otras interfaces de detección cerebral, como los conjuntos de microelectrodos que penetran a través de la superficie del cerebro, o la captación indirecta de señales cerebrales del habla mediante sensores colocados en la cara que miden la actividad muscular.

La nueva neuroprótesis capta señales neuronales de la parte del cerebro que controla la producción del habla y utiliza la inteligencia artificial para descodificarlas y convertirlas en habla.

Con el fin de recopilar los datos necesarios para entrenar su algoritmo, los investigadores primero hicieron que Ann, su sujeto de estudio, mirara una indicación en la pantalla -como la frase: “Hola, ¿cómo estás?” y luego intentara pronunciarla en su mente.

“Esto nos proporcionó una correspondencia entre las ventanas fragmentadas de actividad neuronal que genera y la frase que intenta decir, sin necesidad de vocalizar en ningún momento”, explica Littlejohn.

Como Ann no tiene siquiera vocalización residual, los investigadores no disponían de señal acústica ninguna con la que pudieran trabajar. Superaron este obstáculo utilizando inteligencia artificial que completó los detalles que faltaban.

Para la voz digital que pronuncia lo que Ann piensa, se valieron de grabaciones de la voz de Ann hechas antes de la lesión. Gracias a ello, cuando las señales cerebrales de Ann se traducen a señales de audio digital, la voz que se genera tiene esencialmente el mismo timbre que la voz que ella tenía.

Gracias a todo esto, Ann ha conseguido volver a comunicarse por voz con el mundo exterior de una manera casi del todo natural.

El equipo de Littlejohn expone los detalles técnicos de su nueva interfaz cerebro-ordenador en la revista académica Nature Neuroscience, bajo el título “A streaming brain-to-voice neuroprosthesis to restore naturalistic communication”. (Fuente: NCYT de Amazings)

 

Los rasgos cerebrales que forjan

una superinteligencia

En un mundo en el que el conocimiento y la innovación definen el progreso, la neurociencia se ha convertido en una herramienta crucial para descifrar los misterios del cerebro humano. ¿Qué características neurobiológicas pueden convertir a una persona en una "superinteligente"? Diversas investigaciones han comenzado a revelar que no existe un único rasgo, sino una compleja red de factores que en conjunto potencian la capacidad cognitiva excepcional.

Conectividad Neuronal y Eficiencia Sináptica

Uno de los principales hallazgos de la neurociencia moderna es la importancia de la conectividad neuronal. Estudios de imagenología cerebral han mostrado que las personas con alta inteligencia suelen presentar redes neuronales más densas y eficientes. Esto significa que sus sinapsis, las conexiones entre neuronas, transmiten información a gran velocidad y con mayor precisión. Una mayor conectividad se asocia con un procesamiento de la información más ágil y flexible, facilitando la resolución de problemas complejos y la creatividad.

Plasticidad Cerebral: La Capacidad de Reinventarse

Otro rasgo determinante es la plasticidad cerebral, es decir, la habilidad del cerebro para reorganizarse y adaptarse frente a nuevas experiencias y aprendizajes. Esta capacidad de moldear sus circuitos neuronales permite que el cerebro supere barreras y se adapte a retos intelectuales. Expertos en neurociencia aseguran que una alta plasticidad cerebral se correlaciona con la posibilidad de alcanzar niveles superiores de inteligencia, ya que posibilita la incorporación de conocimientos y habilidades de forma continua y dinámica.

El Papel del Lóbulo Frontal

El lóbulo frontal, encargado de funciones ejecutivas como la planificación, la toma de decisiones y el control de impulsos, ha emergido como un protagonista en la búsqueda de una mente excepcional. La densidad y la actividad en esta zona se han relacionado directamente con la capacidad de pensamiento abstracto y la resolución de problemas. Investigaciones recientes indican que individuos con una mayor eficiencia en esta área pueden gestionar mejor información compleja y adaptarse a situaciones inesperadas.

Memoria de Trabajo y Procesamiento Rápido

La memoria de trabajo es otra pieza clave en el rompecabezas de la superinteligencia. Se trata del sistema cognitivo responsable de mantener y manipular información durante períodos breves. Un rendimiento sobresaliente en la memoria de trabajo facilita el procesamiento rápido de datos y mejora la capacidad para realizar múltiples tareas de forma simultánea. Además, esta habilidad se ha vinculado con una mayor fluidez verbal y habilidades matemáticas, fundamentales para la resolución de problemas en contextos académicos y profesionales.

Genética y Medio Ambiente: Una Interacción Compleja

Si bien los rasgos cerebrales son fundamentales, la genética y el entorno juegan roles complementarios en la configuración de la inteligencia. La predisposición genética puede determinar la base estructural y funcional del cerebro, pero factores ambientales como la educación, la nutrición y el estímulo cultural potencian o limitan estas capacidades. Así, la superinteligencia emerge como un fenómeno multidimensional, en el que la interacción entre la biología y el ambiente es esencial.

Implicaciones de la Neurociencia Cognitiva

El avance en las técnicas de neuroimagen y la integración de la inteligencia artificial en el análisis de datos están revolucionando nuestra comprensión del cerebro. La identificación de patrones de conectividad y plasticidad no solo abre la puerta a potenciar la inteligencia individual, sino que también tiene implicaciones en el tratamiento de trastornos cognitivos y en la optimización del rendimiento cerebral a lo largo de la vida.

Vacunas no inyectables: la nueva era de la inmunización sin aguja

La revolución en el mundo de la vacunación ya está en marcha. Las vacunas no inyectables—que se administran por vía oral, nasal, transdérmica o mediante nanoparches—ofrecen alternativas innovadoras a las tradicionales inyecciones. Estas nuevas plataformas prometen facilitar la administración, reducir los costos y mejorar la accesibilidad, al tiempo que potencian respuestas inmunológicas locales que pueden bloquear la infección en el primer punto de entrada del patógeno.

 

¿Qué son las vacunas no inyectables?

Las vacunas no inyectables son formulaciones diseñadas para inducir una respuesta inmunitaria sin necesidad de utilizar agujas. Entre las alternativas más estudiadas se encuentran:

-Vacunas orales y comestibles: Se administran en forma de tabletas o líquidos, y se han utilizado durante décadas para enfermedades como la poliomielitis (vacuna Sabin) y el cólera. Además, la investigación en vacunas comestibles—que utilizan plantas transgénicas para expresar antígenos—promete soluciones de bajo costo y fácil distribución, especialmente en regiones con limitaciones en cadena de frío.

-Vacunas nasales: Se aplican en forma de aerosoles o gotas y tienen el potencial de inducir una fuerte respuesta de inmunidad mucosal. Al dirigirse directamente a la nasofaringe—la principal puerta de entrada para muchos virus respiratorios, como el SARS-CoV-2—estas vacunas pueden generar anticuerpos IgA, fundamentales para neutralizar patógenos antes de que infecten los pulmones.

-Nanoparches y sistemas transdérmicos: Estas tecnologías utilizan diminutos filamentos que, al aplicarse sobre la piel, entregan el antígeno directamente a las células inmunitarias presentes en la dermis. Esta técnica promete una administración indolora, con menores dosis y sin necesidad de refrigeración, facilitando la distribución en zonas remotas.

(Foto: Wikimedia Commons/USAID)

Ventajas de las vacunas no inyectables

-Eliminación del miedo a las agujas: Muchas personas sufren de belonefobia (miedo a las inyecciones). La aplicación oral, nasal o mediante parches reduce significativamente la ansiedad y mejora la adherencia a los programas de vacunación.

-Facilidad de administración y logística: Al no requerir personal especializado para su aplicación, estas vacunas pueden ser autoadministradas o aplicadas por cuidadores, lo que las hace ideales para campañas masivas. Además, muchas de estas fórmulas tienen mejores condiciones de almacenamiento (o incluso no requieren cadena de frío), reduciendo costos y facilitando su distribución en regiones con recursos limitados.

-Respuesta inmune local y sistémica: Especialmente las vacunas nasales estimulan la producción de anticuerpos IgA en las mucosas, que actúan en la primera línea de defensa, y pueden complementar la respuesta sistémica inducida por otras formulaciones. Esto es crucial para combatir infecciones respiratorias y podría incluso prevenir la transmisión del virus.

Desafíos y perspectivas futuras

A pesar de sus numerosas ventajas, las vacunas no inyectables enfrentan desafíos técnicos importantes. Por ejemplo, las vacunas orales deben proteger el antígeno de la degradación en el tracto gastrointestinal, mientras que las fórmulas nasales deben garantizar una distribución uniforme en las cavidades nasales. Sin embargo, la constante evolución de la nanotecnología y la biotecnología están abriendo caminos para superar estos obstáculos.

Investigadores de instituciones de renombre, como la Universidad de Stanford y centros del CONICET, están desarrollando vacunas tópicas y comestibles que no solo sean seguras y eficaces, sino también accesibles y fáciles de distribuir a nivel global. Estos avances podrían marcar el comienzo de una era en la que la vacunación se convierta en un proceso más cómodo y menos invasivo para el paciente, contribuyendo a la erradicación de enfermedades infecciosas.

Impacto en la salud pública

El uso de vacunas no inyectables tiene el potencial de transformar los programas de inmunización mundial. Al facilitar la administración en zonas rurales o en países en desarrollo, estas nuevas plataformas pueden incrementar las tasas de vacunación y reducir la propagación de enfermedades. Además, la posibilidad de inducir inmunidad mucosal abre nuevas oportunidades para combatir virus respiratorios emergentes, como se ha evidenciado en los estudios sobre vacunas intranasales contra la COVID-19.

 

La sincronización biológica entre humanos

En un mundo donde la biología y la neurociencia avanzan a pasos agigantados, un fenómeno fascinante ha capturado la atención de investigadores y expertos: la sincronización biológica entre humanos. Desde los latidos del corazón hasta la actividad cerebral, cada vez hay más evidencia de que nuestros cuerpos pueden alinearse con los de las personas que nos rodean de formas sorprendentes.

¿Qué es la Sincronización Biológica?

La sincronización biológica es la capacidad de dos o más organismos para ajustar sus ritmos fisiológicos entre sí. Este fenómeno ocurre en distintos niveles: desde la respiración y el ritmo cardíaco hasta las ondas cerebrales y los ciclos hormonales. Estudios recientes han demostrado que, cuando dos personas comparten una fuerte conexión emocional o interactúan de manera estrecha, sus cuerpos tienden a sincronizarse inconscientemente.

Ejemplos de Sincronización Biológica

-Latidos del corazón y respiración: Investigaciones han revelado que las parejas románticas, los amigos cercanos e incluso los compañeros de trabajo pueden llegar a sincronizar sus latidos cardíacos y patrones respiratorios sin darse cuenta.

-Ondas cerebrales: Estudios con electroencefalogramas (EEG) han demostrado que cuando dos personas se comunican eficazmente, sus ondas cerebrales tienden a alinearse, facilitando la empatía y la comprensión mutua.

-Ritmos hormonales: En contextos de convivencia prolongada, como en parejas o familias, los niveles de ciertas hormonas como el cortisol (relacionado con el estrés) pueden regularse en conjunto, afectando el bienestar emocional colectivo.

-Ciclos de sueño: Algunas investigaciones sugieren que las personas que duermen juntas tienden a ajustar sus ciclos de sueño y vigilia, despertándose y descansando en momentos similares.

¿Por Qué Ocurre la Sincronización Biológica?

La sincronización biológica tiene raíces profundas en nuestra evolución. Se cree que este mecanismo favorece la cohesión social y la supervivencia, permitiendo que los individuos de un grupo trabajen en armonía y respondan eficazmente a los cambios ambientales.

Además, la oxitocina, conocida como la "hormona del amor", juega un papel clave en este proceso. Esta sustancia, liberada durante el contacto físico y las interacciones emocionales positivas, refuerza los vínculos interpersonales y puede influir en la sincronización fisiológica.

Aplicaciones y Beneficios

Comprender la sincronización biológica tiene aplicaciones en múltiples campos, como la medicina, la psicología y la educación. Por ejemplo:

-En terapia de pareja: La sincronización biológica podría ayudar a fortalecer relaciones al mejorar la empatía y la comunicación.

-En equipos de trabajo: Grupos cuyos ritmos fisiológicos están alineados pueden lograr mayor eficiencia y colaboración.

-En la salud mental: La sincronización con otras personas podría ser una herramienta útil para reducir la ansiedad y la depresión, especialmente en terapias de grupo.

 

Nuevo robot con inteligencia artificial

para tareas domésticas

Un nuevo robot equipado con inteligencia artificial ya es capaz de preparar tazas de café en una cocina llena de ajetreo y desorden, muy distinta de los silenciosos y ordenados laboratorios donde suelen realizarse los experimentos de esta clase. El nuevo robot posiblemente sea el primero de una nueva y productiva generación de máquinas con inteligencia artificial.

Gracias a su inteligencia artificial, así como a sensores ultrasensibles y a una notable precisión motora, el robot puede interactuar con su entorno de una manera mucho más humana que en cualquiera de los intentos previos, según sus creadores.

La nueva tecnología, desarrollada por un equipo encabezado por Ruaridh Mon-Williams, de la Universidad de Edimburgo en Escocia, Reino Unido, puede ser la clave para lograr que los robots realicen tareas que antes solo podíamos hacer los humanos.

Aunque los robots convencionales hacen muy bien su trabajo en entornos perfectamente controlados, como fábricas, tienen dificultades en lugares dinámicos e impredecibles como la cocina de una vivienda. Esto se debe a que la conducta de los robots se ha basado tradicionalmente en acciones preprogramadas, y debido a ello carecen de la capacidad de adaptarse por su cuenta a obstáculos imprevistos y situaciones impredecibles. Dotando a los robots de inteligencia artificial, su capacidad de raciocinio aumenta notablemente y con ella su habilidad para desenvolverse ante nuevas situaciones y problemas inesperados.

El nuevo robot con inteligencia artificial, un prototipo preparado mayormente para pruebas, es físicamente solo un brazo robótico con siete articulaciones móviles y cierta capacidad sensorial. Pero se le puede hablar y entiende lo que se le dice. Primero, escucha e interpreta las instrucciones verbales que recibe, y luego echa un vistazo a su entorno.

El nuevo robot con inteligencia artificial sirviendo café en una taza sostenida por un humano. (Foto: Ruaridh Mon-Williams)

A continuación, busca en la cocina una taza, siendo capaz incluso de averiguar cómo acceder a cajones con mecanismos de apertura que nunca antes había encontrado. A continuación, el robot mide una proporción determinada de café molido y prepara la bebida, que sirve en la taza.

La tecnología en la que se basa el robot le permite adaptarse a imprevistos, como por ejemplo que alguien mueva la taza inesperadamente mientras está trabajando.

Mon-Williams y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo robot con inteligencia artificial en la revista académica Nature Machine Intelligence, bajo el título “Embodied large language models enable robots to complete complex tasks in unpredictable environments”. (Fuente: NCYT de Amazings)

 

Un medicamento para enfermedades raras convierte la sangre humana

en veneno para mosquitos

(Iiievgeniy/iStock/Getty Images Plus)

Los científicos tienen un plan radicalmente nuevo para controlar el número de mosquitos luchando contra la malaria: mezclar sangre humana con una droga que es venenosa para los insectos, por lo que chupar esta sangre marca su última comida.

La droga en cuestión es nitisinona, y un estudio de prueba de concepto dirigido por un equipo de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool en el Reino Unido encontró que podría ser mortal para los mosquitos en dosis bajas de sangre humana.

Cuando los mosquitos se alimentaron de la sangre de tres personas que ya estaban tomando nitisinona para tratar un trastorno genético, los insectos murieron en 12 horas.

La nitisinona ya cuenta con la aprobación regulatoria para el tratamiento de ciertas enfermedades hereditarias raras. Actúa bloqueando la producción de una proteína específica, lo que conduce a una reducción de los subproductos de enfermedades tóxicas en el cuerpo humano. Pero cuando los mosquitos beben sangre con nitisinona, mueren rápidamente.

Los investigadores observaron cómo la nitisinona en la sangre humana afectaba a los mosquitos. (Lee R. haines)

"Una forma de detener la propagación de enfermedades transmitidas por insectos es hacer que la sangre de animales y humanos sea tóxica para estos insectos que se alimentan de sangre," dice microbiólogo Lee R. Haines de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool.

"Nuestros hallazgos sugieren que el uso de nitisinona podría ser una nueva herramienta complementaria prometedora para controlar enfermedades transmitidas por insectos como malaria."

El tratamiento sigue siendo en gran medida una idea de prueba de concepto, y el entusiasmo debería verse atenuado por los resultados iniciales de otros fármacos antiparasitarios que pueden matar insectos vitales para los ecosistemas, y que en realidad puede no reducir las tasas de malaria.

En investigaciones anteriores, la nitisinona no parece matar otros insectos vitales que desempeñan funciones polinizadoras en los ecosistemas, pero sus impactos ecológicos más amplios no están bien estudiados, y existe la posibilidad de que la resistencia a los insecticidas se convierta en un problema en el futuro si los medicamentos que matan mosquitos se incorporan a "programas de administración masiva de medicamentos", como afirman los autores del estudio sugerir.

Los investigadores probaron los efectos de la sangre llena de nitisinona en los mosquitos, además de utilizar modelos matemáticos para determinar el impacto de diferentes dosis en poblaciones humanas simuladas. Descubrieron que el fármaco era eficaz para matar mosquitos de todas las edades –, incluidos los insectos más viejos que son más probables para ser portador de malaria.

Medicamentos antiparasitarios como este no son una idea nueva y el equipo comparó la nitisinona con ivermectina, que ya se utiliza como herramienta potencial para matar mosquitos mientras se alimentan.

Mientras ivermectina administrado a humanos o vacas, puede matar mosquitos en concentraciones más bajas que la nitisinona; el nuevo fármaco actúa más rápidamente, a menudo en un día. También permanece en la sangre humana durante más tiempo, lo que aumenta la probabilidad de que los mosquitos entren en contacto con ella.

"Pensamos que si queríamos seguir este camino, la nitisinona tenía que funcionar mejor que la ivermectina," dice parasitólogo Álvaro Acosta Serrano de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool. "De hecho, el rendimiento de la nitisinona fue fantástico."

"Tiene una vida media mucho más larga en la sangre humana que la ivermectina, lo que significa que su actividad mosquitocida permanece circulando en el cuerpo humano durante mucho más tiempo. Esto es fundamental cuando se aplica en el campo por razones económicas y de seguridad."

A diferencia de la ivermectina, la nitisinona no se dirige al sistema nervioso, por lo que lo es menos neurotóxico. Es más, los estudios así lo indican la ivermectina mata a otros insectos.

La malaria sigue siendo responsable más de medio millón de muertes cada año, y los esfuerzos para abordarlo se han estancado ante el crecimiento demográfico y la enfermedad desarrollando una mayor resistencia a tratamientos.

Este nuevo enfoque ofrece nuevas esperanzas para luchar contra la malaria y, con más investigaciones, podría respaldarlo otros pasos para detener el propagación de la enfermedad – sin riesgo de daño a humanos u otros animales salvajes.

"La nitisinona es un compuesto versátil que también puede utilizarse como insecticida," dice Acosta Serrano.

La investigación ha sido publicada en Medicina traslacional científica.

 

Un hombre sobrevive con un corazón

de titanio durante 100 días

El dispositivo, que se probará en más personas, podría utilizarse como medida temporal para quienes esperan un órgano donante.

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El BiVACOR, en la foto, es un reemplazo total del corazón hecho de titanio.Crédito: Jason Fochtman/Crónica de Houston vía Getty

Un australiano de unos cuarenta años se ha convertido en la primera persona en el mundo en salir del hospital con un corazón artificial hecho de titanio. El dispositivo se utiliza como recurso provisional para personas con insuficiencia cardíaca que esperan un corazón de donante, y los receptores anteriores de este tipo de corazón artificial habían permanecido en hospitales estadounidenses mientras estuvo en su lugar.

El hombre vivió con el dispositivo durante más de tres meses hasta que fue operado para recibir un corazón humano donado. El hombre se está recuperando bien, según un comunicado del Hospital St Vincent de Sydney en Australia, donde se llevaron a cabo las operaciones.

El australiano es la sexta persona a nivel mundial en recibir el dispositivo, conocido como BiVACOR, pero la primera en vivir con él durante más de un mes.

“Este es sin duda un avance importante en este campo, dice Julian Smith, cirujano cardíaco del Victorian Heart Institute de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia.

“Es increíblemente innovador, dice Sarah Aitken, cirujana vascular de la Universidad de Sydney, pero añade que todavía quedan muchas preguntas sin respuesta sobre el nivel de función que las personas pueden alcanzar y el coste final del dispositivo. “Este tipo de investigación es realmente desafiante porque es muy costosa y la cirugía involucrada es de muy alto riesgo, dice Aitken.

El último éxito ayudará a los investigadores a comprender cómo las personas afrontan este dispositivo en el mundo real, afirma Joseph Rogers, cardiólogo de insuficiencia cardíaca y presidente del Texas Heart Institute en Houston. “No estaban siendo monitoreados constantemente por equipos médicos, dice Rogers, quien dirigió la primera prueba del dispositivo en los Estados Unidos el año pasado.

En todos los casos, el BiVACOR se utilizó como medida temporal hasta que estuviera disponible un corazón de donante. Algunos cardiólogos dicen que podría convertirse en una opción permanente para las personas que no son elegibles para trasplantes debido a su edad u otras condiciones de salud, aunque la idea aún necesita ser probada en ensayos. En Estados Unidos, cerca de 7 millones de adultos viven con insuficiencia cardíaca, pero en 2023 solo se realizaron unos 4500 trasplantes de corazón, en parte debido a la escasez de donantes.