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USM desarrolla investigaciones de punta en materia de neuromodulación

El laboratorio de electrofisiología del AC3E, en conjunto con el Departamento de Electrónica, realiza tres importantes estudios en torno a esta área que apuntan a generar nuevo conocimiento.

casco

Las neuronas son la base del sistema nervioso y se comunican a través de energía eléctrica. A su vez, los patrones para modelar neuronas son similares a los circuitos básicos que se estudian en la electrónica. Por ello, y frente a esta evidente similitud, no es extraño que esta disciplina sea en la actualidad otra herramienta que permite entender la fisiología humana.

“Para nosotros es muy natural tomar un circuito electrónico y modelar un proceso neuronal. Gracias a eso, podemos predecir e identificar variables que pueden afectar una respuesta neuronal en una determinada zona; por lo tanto, la electrónica puede aportar con muchas herramientas para entender cómo funciona el sistema nervioso o cualquier otro sistema fisiológico”, aclara la Dra. María José Escobar, investigadora y académica del Departamento de Electrónica de la USM.

Esta vinculación se caracteriza por ser bidireccional y de gran riqueza, ya que el cuerpo humano es resultado de una evolución de miles de años que se va optimizando continuamente para desenvolverse de forma eficiente. Si la ciencia es capaz de entender cómo funcionan estos sistemas biológicos, se pueden aplicar estos conocimientos para resolver problemas de ingeniería.

Investigación de alto nivel

En el Laboratorio de Electrofisiología, que pertenece al Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (AC3E) de la USM, es posible realizar estudios con altos estándares de calidad. Dentro de su equipamiento destaca un casco de electroencefalograma de 128 canales, que permite recoger datos para diversas investigaciones a través de la medición de la actividad eléctrica del cerebro, información necesaria para generar modelos matemáticos que se adaptan a masas neuronales.

La Dra. María José Escobar supervisa tres tesis de alumnos del Doctorado en Ingeniería Electrónica. Bajo su guía, Mónica Otero, en conjunto con el equipo docente del investigador Wael El-Deredy, perteneciente a la carrera de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Valparaíso, y Patricio Orio, del Centro Interdisciplinario de Neurociencias de Valparaíso, está realizando un estudio sobre la toma de decisiones, donde se somete a una persona a ciertos estímulos lumínicos para registrar las señales fisiológicas.

Así también, Felipe Torres, junto al apoyo de Patricio Orio y la guía de María José Escobar, está comenzando a desarrollar su trabajo de Doctorado basado en señales eléctricas durante el sueño. En esta investigación se identifica la sincronización de las zonas corticales en la frecuencia Delta, las cuales, cuando tienen una gran amplitud, generan otro evento eléctrico que está directamente relacionado con la consolidación de la memoria. Hay estudios que demuestran que después de aplicar estímulos auditivos durante cierta etapa del sueño, las personas tienen mejor desempeño en tareas de memoria. El objetivo del análisis es replicar las condiciones experimentales e incorporar estímulos táctiles.

Finalmente, Cristóbal Nettle, en colaboración con la Universidad de Bordeaux en Francia, está realizando su trabajo de Doctorado sobre el efecto de la dopamina en la toma de decisiones o “Dopalearn”. El modelo que está desarrollando, a través de una serie de ecuaciones dinámicas, busca ayudar a los biólogos a entender cómo se genera este proceso. La finalidad es incorporar este prototipo en robots para generar comportamiento y aprendizaje, controlado por la implementación de dopamina fásica.

Respecto a estos estudios, Escobar destaca que “estamos en la punta de la investigación científica; lo que nos falta ahora es hacer que este trabajo, que representa importantes avances en materia de innovación, genere un producto y vaya al mercado. Necesitamos identificar qué aspectos pueden tener una aplicabilidad”.

Vínculos y colaboraciones internacionales

Las relaciones internacionales en el campo de las ciencias no dejan de ser relevantes para el éxito de los trabajos de investigación. En el caso del estudio del sueño, se sostuvieron conversaciones con la académica británica Penny Lewis, quien además es una de las precursoras de esta estimulación cognitiva en el sueño. Gracias a esto, el equipo que trabaja en este tema pudo acceder a la información necesaria para replicar el análisis.

“Los beneficios de la colaboración internacional son muchos y nos abren las puertas de un área que en Chile aún no tenemos. Nos permite tener acceso a equipos para hacer mediciones y también existen fondos internacionales a los cuales uno puede optar para desarrollar investigaciones. Adicionalmente, la motivación de los estudiantes ya es muy buena, entonces, si trabajan con alguien del extranjero y pueden viajar y enriquecerse de expertos de otros países, puede aumentar aún más”, concluye la Dra. Escobar.

Este reportaje forma parte de la última edición de la revista USM Technology Review, que puedes mirar en el siguiente enlace.

Fuente: Noticias USM.

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