Neurociencia como servicio (NaaS): conceptos básicos (parte 1)

Dec 05 2022

en coautoría con Alexandria Pabst El poder de la mente El poder de la mente. Muchos de nosotros debemos haber oído hablar de esto por historias, películas y algunas publicaciones psíquicas convencionales en línea.

en coautoría con Alexandria Pabst

Poder de la mente

Poder mental . Muchos de nosotros debemos haber oído hablar de esto por historias, películas y algunas publicaciones psíquicas convencionales en línea. De hecho, es un concepto fascinante y desconcertante con profundas raíces en la filosofía, la antropología, la religión, la arqueología y el mundo de la ciencia y la tecnología. En este artículo, nos centraremos en esto último y en cómo la neurociencia explica el poder de la mente y lo aplica a la tecnología.

Breves introducciones

En primer lugar, se deben realizar un par de presentaciones antes de seguir explorando el poder de la mente . Hablaremos brevemente sobre el cerebro, la experiencia humana, las neuronas, las conexiones que forman y las ondas cerebrales. El cerebro humano es una de las estructuras más complejas de nuestro universo. Compuesto por miles de millones de células y billones de conexiones, dispara señales rápidas. Las señales pulsantes, fluctuantes y vibratorias contenidas dentro de nuestros cráneos crean lo que conocemos como vida: la experiencia humana : cómo nos sentimos, cómo sentimos y percibimos, y cómo le damos sentido al mundo que nos rodea. Una neurona (imagen A) es un tipo de célula nerviosa. Es responsable de comunicarse con otras células nerviosas a través de corrientes eléctricas. Por lo general, tiene tres partes: un cuerpo, un axón y dendritas. El axón es como una cola y se extiende desde el cuerpo celular para llegar a otras neuronas para enviar señales. Las dendritas se ramifican desde el cuerpo y hacen miles de conexiones con otras neuronas para recibir señales.

Imagen A: neurona con su axón, dendritas y cuerpo celular (ver la fuente a continuación).

Ahora, imagina las ondas cuando dejas caer una piedra en un lago tranquilo y cómo se alejan. Cuando se activan las neuronas, sus axones y dendritas, también crean un efecto dominó similar, produciendo pulsos eléctricos. Estos pulsos son lo que llamamos ondas cerebrales. Ahora, piensa en cómo la luz blanca puede refractarse en muchos colores. Los que escuchan a Pink Floyd pueden imaginarse la portada del disco The Dark Side of The Moon. Otros, ¡imagínense cómo se forma un arcoíris! Al igual que los colores, las ondas cerebrales se pueden clasificar en 5 grupos básicos en función de sus bandas de frecuencia (imagen B); hablaremos de ellas con más detalle en otra publicación.

Imagen B: Al igual que los colores del arco iris, las ondas cerebrales se pueden medir en 5 categorías: alfa, beta, theta, delta y gamma. Todos los “colores” de las ondas cerebrales existen simultáneamente. Capturar y comprender su cambio a lo largo del tiempo puede revelar el estado de nuestro cerebro.

Neurotecnología

En la sección anterior, hablamos sobre una serie de conceptos geniales, desde neuronas hasta ondas cerebrales. Ahora es el momento de explorar cómo la tecnología, a saber, la neurotecnología o la neurotecnología, puede aprovechar el poder de la mente . Esto es posible de dos maneras fundamentales: (i) detectando lo que sucede con la actividad cerebral (también conocida como neuromonitorización ); (ii) cambiar la actividad cerebral con alguna estimulación externa (también conocida como neuroestimulación ).

Hablemos de neuromonitorizaciónprimero (Imagen C). Cuando las neuronas están activas en sincronía, nuestra actividad cerebral se vuelve lo suficientemente fuerte como para ser detectada y medida desde fuera del cerebro. Los dispositivos de Neurotech con sensores sofisticados pueden capturar algunas de estas señales e interpretarlas de manera significativa. Los investigadores suelen utilizar dispositivos portátiles que miden las ondas cerebrales (electroencefalografía o EEG) y el flujo sanguíneo (espectroscopia funcional de infrarrojo cercano o fNIRS). Ambas técnicas de monitoreo cuentan una poderosa historia sobre la experiencia humana. EEG puede capturar con precisión el momento en que cambian los estados del cerebro, a menudo con menos de un milisegundo de retraso. Esto es útil para comprender cuándo tomamos decisiones y cómo reaccionamos a los cambios en nuestro entorno. Por otro lado, fNIRS captura el flujo sanguíneo oxigenado en el cerebro. Nuestros cerebros envían oxígeno a áreas que requieren más recursos para funcionar: el oxígeno "activa" estas regiones en el cerebro y fNIRS puede detectar qué áreas del cerebro se activan durante diferentes actividades. Esta técnica de neuromonitorización es mucho más lenta que el EEG (con retrasos del orden de segundos), pero proporciona información valiosa sobre qué ubicaciones son necesarias durante la cognición; esto se vuelve increíblemente relevante cuando se diagnostica la salud del cerebro.

Imagen C: un dispositivo portátil de neuromonitorización puede medir la actividad eléctrica o la oxigenación de la sangre en el cerebro. La información de dichos dispositivos, por ejemplo, se puede utilizar en aplicaciones que nos ayudan a regular nuestras emociones y estrés, mediar, aprender nuevas habilidades y el aumento cognitivo y la neuroergonomía en general.

Neuroestimulación, por otro lado, puede estimular áreas específicas del cerebro para cambiar la actividad de las neuronas (Imagen D). Algunas formas de estimulación pueden excitar las neuronas, haciéndolas más susceptibles al fuego, mientras que otras formas de estimulación pueden deprimir la actividad neuronal, haciendo que sea menos probable que se activen. La estimulación que excita las neuronas se realiza mediante el envío de patrones de activación a áreas del cerebro en ritmos intermitentes específicos, similar a la línea base de una canción. Esta actividad aumenta la emoción en las poblaciones de neuronas, y cuando se elimina la línea de base, estas células están más "amplificadas" y más listas para responder de lo que normalmente estarían. Se puede pensar que la estimulación que disminuye la actividad neuronal proporciona a las neuronas cansadas al proporcionarles un flujo constante de actividad. En la misma linea, si tuviera que tomar un tono constante y escucharlo durante un tiempo, eventualmente podría eliminar el ruido e ignorar el audio que ingresa en esa frecuencia. De la misma manera, un área del cerebro puede recibir un flujo constante de actividad y sobreestimularse hasta el punto de agotarse, y lleva un tiempo recuperarse. Los dispositivos de neurotecnología que estimulan pueden apuntar a muchas áreas del cerebro para excitar y desactivar las neuronas, brindándonos información sobre la flexibilidad del cerebro y cómo se adapta cuando se introducen cambios en la actividad. Actualmente, la tecnología de neuroestimulación orientada al consumidor está disponible para algunas aplicaciones clínicas y se recomienda enfáticamente que su uso sea supervisado por un especialista. un área del cerebro puede recibir un flujo constante de actividad y sobreestimularse hasta el punto del agotamiento, y lleva un tiempo recuperarse. Los dispositivos de neurotecnología que estimulan pueden apuntar a muchas áreas del cerebro para excitar y desactivar las neuronas, brindándonos información sobre la flexibilidad del cerebro y cómo se adapta cuando se introducen cambios en la actividad. Actualmente, la tecnología de neuroestimulación orientada al consumidor está disponible para algunas aplicaciones clínicas y se recomienda enfáticamente que su uso sea supervisado por un especialista. un área del cerebro puede recibir un flujo constante de actividad y sobreestimularse hasta el punto del agotamiento, y lleva un tiempo recuperarse. Los dispositivos de neurotecnología que estimulan pueden apuntar a muchas áreas del cerebro para excitar y desactivar las neuronas, brindándonos información sobre la flexibilidad del cerebro y cómo se adapta cuando se introducen cambios en la actividad. Actualmente, la tecnología de neuroestimulación orientada al consumidor está disponible para algunas aplicaciones clínicas y se recomienda enfáticamente que su uso sea supervisado por un especialista.

Imagen D: Las técnicas de neuroestimulación pueden excitar o "cansar" regiones específicas del cerebro para lograr el estado y la actividad cerebral deseados. Los dispositivos de Neurotech que utilizan tales técnicas se utilizan a menudo en diversas aplicaciones clínicas y terapéuticas.

Neurociencia como servicio

En aras de la simplicidad, el resto de la serie Neurociencia como servicio se centrará en el futuro de la neuromonitorización. Como puede recordar, el monitoreo neurológico es similar a medir la frecuencia cardíaca pero con esteroides, dado que algunos dispositivos de monitoreo neurológico pueden capturar alrededor de 10,000 puntos de datos por segundo. La imagen a continuación (Imagen E) representa una instantánea muy pequeña de dichos datos que recopilé usando mi dispositivo EEG portátil mientras escribía este párrafo.

Imagen E: una instantánea parcial de los datos de EEG sin procesar recopilados mientras escribo este párrafo. Este es un claro ejemplo de que generar conocimientos significativos a partir del neuromonitoreo requiere tanto experiencia en neurociencia como las herramientas adecuadas para analizar los datos. La interpretación en tiempo real de tales datos ha sido tradicionalmente muy desafiante.

Entonces, uno podría reflexionar sobre la cantidad astronómica de puntos de datos que potencialmente se pueden recopilar simplemente escuchando su propio cerebro: hmm, ¿qué está diciendo? Solo si tuviera las herramientas y la experiencia adecuadas para analizar e interpretar los datos de actividad cerebral en tiempo real... Buenas noticias para aquellos que desean una vista instantánea y significativa de cómo está su cerebro. Aquí es donde la neurociencia como servicio (NaaS) puede cerrar la brecha entre los datos sin procesar de la actividad cerebral y los usuarios, al brindar análisis e información en tiempo real a partir de datos cerebrales utilizando el poder de la computación en la nube (Imagen F).

Imagen F: La neurociencia como servicio aplica el poder de la computación en la nube a las aplicaciones de neurotecnología. Puede permitir una retroalimentación significativa en tiempo real de los dispositivos de neuromonitorización. En consecuencia, los usuarios más conscientes de sí mismos pueden tomar decisiones personalizadas y mejoradas sobre su salud física y mental, mejorar su productividad, aumentar sus habilidades cognitivas y encontrar nuevas formas de interactuar con la tecnología. NaaS abre formas sin precedentes para que los empresarios inventen dispositivos neurotecnológicos e interacciones inclusivas entre humanos y tecnología, al tiempo que acercan a los humanos a sí mismos.

NaaS, en cierta medida, ya se está implementando para casos específicos. Una empresa, Kernel , ha anunciado recientemente dos dispositivos neurotecnológicos que sentarán las bases de su plataforma NaaS: Flow y Flux. El flujo se basa en el flujo sanguíneo, medido a través de espectroscopía de infrarrojo cercano funcional en el dominio del tiempo (TD-fNIRS), mientras que Flux utiliza los campos magnéticos de la actividad neuronal detectados a través de magnómetros bombeados ópticamente para magnetoencefalografía (OP-MEG). fNIRS y MEG son dos formas adicionales de neuromonitorización que no se centran en las ondas cerebrales, sino en otros tipos de actividad cerebral, como se describió anteriormente. Kernel se asocia con empresas y otras organizaciones para aportar información y, aunque en secreto, insinúa que pueden estar construyendo modelos escalables.comprender cómo se pueden aplicar estos datos en múltiples contextos.

Otras empresas también están siguiendo su ejemplo: Immersion Neuroscience ha creado una aplicación basada en conocimientos de neurociencia y oxitocina. A través de algo tan simple como su reloj inteligente, pueden comprender qué tan inmersa está una persona en una experiencia determinada, cuantificando los niveles de seguridad psicológica y compromiso a través de mediciones de frecuencia cardíaca. Han aprovechado estos datos junto con socios de la industria, incluido Accenture , para comprender cómo diseñar, desarrollar y evaluar nuevas experiencias. Con una mayor conciencia del potencial de los conocimientos de la neurociencia en los espacios del consumidor, anticipamos que la demanda de aprovechar el poder de la mente aumentará a medida que las nuevas tecnologías y software faciliten la comprensión de lo que sucede dentro de nuestros cerebros.

En las próximas publicaciones, hablaremos más sobre las aplicaciones y los casos de uso de NaaS, sus implicaciones y desafíos en la comercialización y cómo construir un marco NaaS responsable para abordar problemas como la privacidad y la seguridad. ¡Manténganse al tanto!

Fuentes de imágenes e iconos:

Imagen A: <a href=”https://www.flaticon.com/free-icons/neuron" title=”neuron icons”>Iconos de neuronas creados por Flat Icons — Flaticon</a>

Imagen B: <a href=”https://www.flaticon.com/free-icons/prism" title=”prism icons”>Iconos de prisma creados por Freepik — Flaticon</a>

Imagen C: <a href=”https://www.flaticon.com/free-icons/brain" title=”brain icons”>Iconos de cerebro creados por Becris — Flaticon</a>

Imagen D: <a href=”https://www.flaticon.com/free-icons/brain" title=”brain icons”>Iconos cerebrales creados por Smashicons — Flaticon</a>

Imagen F: <a href=”https://www.flaticon.com/free-icons/brain-computer-interface" title=”iconos de la interfaz cerebro computadora”>Iconos de la interfaz cerebro computadora creados por Becris — Flaticon</a>