ANN ARBOR– Un ‘equipo de ensueño’ de expertos en neurociencia, sensores, electrónica y análisis de datos ha sido galardonado con US$ 5 millones para ayudar a desentrañar los misterios del cerebro y para entrenar a un grupo internacional de neurocientíficos e ingenieros.
Los dientes de la sonda son miden un poco menos de un décimo de milímetro. Equipado con luces LED minúsculos y electrodos, cada diente puede estimular y medir alrededor de un centenar de neuronas individuales. Crédito de imagen: Fan Wu, Yoon Lab de la Universidad de Michigan
El proyecto es financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés), para estimular y detectar la actividad cerebral a nivel de una sola neurona y reconstruir los circuitos neuronales con simulaciones por ordenador.
“El objetivo de todo esto es una mejor atención de salud”, dijo Kensall Wise, profesor emérito distinguido de la U-M y un co-líder del proyecto. “Al reunir a personas con diferentes enfoques y experiencia, el resultado podría ser un gran salto adelante en la neurociencia y nuestra comprensión del cerebro.”
Los avances en el conocimiento y la tecnología de implante neural podrían conducir a mejores prótesis y tratamientos para enfermedades como la enfermedad de Parkinson, la sordera, ceguera, parálisis y la depresión, dijo Wise.
Para investigar qué neuronas producen cuáles comportamientos, el equipo tiene la intención de utilizar una técnica llamada optogenética, que se basa en neuronas genéticamente modificadas que pueden prenderse y apagarse con diferentes colores de la luz. Mediante la activación y desactivación de las neuronas, los investigadores pueden mapear las neuronas y los patrones de actividad que son responsables de los diferentes comportamientos y habilidades. Estas pruebas se hacen típicamente con roedores.
Colaboradores en Singapur, Corea del Sur y Alemania ayudarán a optimizar la formación de los experimentos. Al final del proyecto de cinco años, los neurocientíficos deben ser regularmente poder estimular y medir miles de neuronas a la vez usando la nueva tecnología. La gran mejora en detalle significará nuevos retos de procesamiento de datos. Kenneth Harris, del University College de Londres en el Reino Unido va a desarrollar algoritmos para identificar y analizar las señales de las neuronas individuales
Mientras tanto, colaboradores en la Universidad de Nueva York, la Universidad de Puerto Rico y la Universidad de Hamburgo-Eppendorf en Alemania, utilizarán opto-electrodos y capacidades de procesamiento de datos para responder preguntas sobre el funcionamiento del cerebro. Estos incluyen cómo se almacenan y se recuperan los recuerdos, cómo se aprende el miedo y evoluciona con el tiempo, cómo se procesan las señales de los nervios, y cómo los patrones de actividad en la vida temprana afectan la actividad cerebral de adultos.
John Seymour, asistente científico de investigación en ingeniería eléctrica y co-líder del proyecto, hizo hincapié en que la tarea de entender el cerebro es un desafío a largo plazo.
“La gente va a estar estudiando el cerebro durante mucho tiempo, mucho más allá de nuestras vidas”, dijo. “Uno de nuestros principales objetivos es desarrollar la próxima generación de neurotecnólogos y neurocientíficos que han sido entrenados en ambos campos y que realmente pueden empujar la tecnología en la neurociencia y, finalmente, en la atención de salud.”
Unos 55 estudiantes e investigadores participarán en el programa de intercambio internacional. Durante cinco años, 40 estudiantes de pregrado de universidades estadounidenses asistirán a un campamento de entrenamiento de neurociencia y neurotecnología en la U-M y luego irán a una de las otras instituciones para un proyecto de investigación de verano. La subvención también permite que 15 estudiantes de posgrado o investigadores postdoctorales de los laboratorios de los Estados Unidos pasen un largo período de tiempo trabajando en uno de los laboratorio del equipo.
La subvención fue otorgada bajo el programa de Asociaciones para la Investigación Internacional y de Educación. Otros co-líderes incluyen György Buzsaki, neurocientífico de la Universidad de Nueva York; Gregory Quirk, un psicólogo de la Universidad de Puerto Rico; Karel Svoboda, un neurocientífico en el Instituto Médico Howard Hughes, Campus de Investigación Janelia; y Edward Stuenkel, neurocientífico de la U-M y el director de la educación para este programa.
Otros investigadores clave de fuera de los EE.UU. incluyen Alex Gu en el Instituto de Microelectrónica de Singapur; Dong Jin Kim del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología en Seúl, Corea del Sur; Oliver Paul de la Universidad de Freiburg en Alemania; e Ileana Hanganu-Opatz en el Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf.
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Los dientes de la sonda son miden un poco menos de un décimo de milímetro. Equipado con luces LED minúsculos y electrodos, cada diente puede estimular y medir alrededor de un centenar de neuronas individuales. Crédito de imagen: Fan Wu, Yoon Lab de la Universidad de Michigan
