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Interfaces cerebro máquina biocompatibles
Con
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Ignacio Crespo discute sobre los desafíos para la implementación a largo plazo de interfaces cerebro-máquina, señalando que el cerebro tiende a cicatrizar y volverse menos sensible a los electrodos implantados.
…lo digo para los oyentes. Sí, un millón de veces, puestos en términos de neuronas humanas y con sinapsis, digamos con duraciones de una fracción de segundo, digamos una décima de segundo. Estamos hablando de 100.000 segundos, no sé, 3.000 segundos por hora. No sé, 7 días o algo así, me salen calculando de cabeza. Habría que ver, cuando hablamos de interfaces cerebro-máquinas hay muchos factores limitantes para implantarlos de forma eficiente a largo plazo. Uno de ellos, y yo creo que suele ser el principal, es que el cerebro, por mucho que no tenga una capacidad de cicatrización increíble, también intenta cicatrizar y lo que en un primer momento puede estimular bien la zona donde se ha implantado también cambia; puede volverse menos sensible a la actividad del electrodo que hemos puesto. Por eso se buscan cada vez electrodos más finos, menos invasivos; eso es uno de los muchísimos frentes. Antes de imaginar realmente un interfaz cerebro-máquina como los que vemos en las películas, tenemos que imaginar cosas muchísimo más sencillas, cosas que tengan que ver con el control prácticamente de un cursor, cosas que se hacen ahora pero de manera más eficiente. Vale, pues si quieren vamos pasando de tema. Vamos a ver, yo he ido acumulando; creo que tengo cuatro cosas así que habían ido quedando pendientes. ¿Qué les apetece más hablar? ¿De SETI?, ¿de Antimateria?, ¿de Tres y Atlas? Seti, Seti.…
Significado #1 · Palabras #1
Ignacio Crespo analiza una nota de prensa sobre la creación de una neurona artificial y explica que, aunque suena impresionante, sus capacidades son limitadas y aún no se han realizado pruebas sólidas.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #2 · Palabras #2neurona artificial capacidades limitadasinterfaces cerebro máquina biocompatiblesperceptron multicapa maria análisisanalogía neurona pruebas sólidasinteligencia artificial arquitectura cerebralaprender del cerebro sistemas informáticosignacio crespo relación inteligencia artificial…he arrepentido, pero hay que darle un tirón de orejas a la institución de la nota de prensa porque se han venido muy arriba. Muy, muy arriba. Vamos a partir de eso para que nadie se haga ilusiones y luego realmente contamos lo que es interesante, que lo es. En la nota de prensa decían, efectivamente tenemos una neurona artificial, una neurona artificial con las capacidades correctas para comunicarse con un sistema nervioso que parece ser además biocompatible, que puede utilizarse pues eso, para hacer interfaces cerebro-máquina, tal vez chips neuromórficos, sonaba impresionante y es verdad a medias. ¿Podría? Pues subrayamos mucho el podría, no han hecho pruebas sólidas de su utilidad, de sus aplicaciones y llamarle neurona es pues una analogía, pero realmente si sabemos un poco de qué van estas cuestiones, eso sí nos lo podíamos oler. Entonces, sabiendo eso, vamos poco a poco y me gusta mucho una cosa, que es que hace un rato María has dicho, han usado un perceptron multicapa, no sé muy bien qué significa eso, bueno pues tiene todo que ver con esto. Nos vamos a remontar un poco, porque aquí en cualquier caso como eje tenemos la relación que existe entre una inteligencia artificial, una arquitectura de este estilo y la arquitectura del cerebro; el intento de comunicarse entre esos dos mundos, de decir: vamos a aprender del cerebro para construir nuestros sistemas y vamos tal vez a intentar arrojar luz con nuestros sistemas sobre cómo funciona el cerebro. Eso es una propuesta que lleva décadas arrojando, bueno, menos que más resultados, pero ha hecho cosas. Y esto empezó con un modelo matemático del funcionamiento de la membrana de una neurona. Esas células que componen la mitad de nuestro cerebro, vamos a decirlo así porque hay otras células, y que son capaces de transmitir de manera muy eficiente impulsos…
Ignacio Crespo describe un nuevo avance en el desarrollo de chips neuromórficos, destacando cómo investigadores han logrado simular neuronas que disparan por ráfagas, una característica compleja hasta ahora inalcanzada.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #13chips neuromórficos simulan neuronasráfagas de disparo en neuronas artificialesinvestigadores logran complejidad chips neuromórficoseficiencia cerebro para nuevos chips…de forma constante, incluso sin estímulo externo, están disparando trenes de estímulos hasta que reciben suficiente impulso otras neuronas y entonces se inhiben, vamos a decirlo de esa forma. Pero tienen un comportamiento diferente, se disparan de otra forma. Y un tercero, que no es ni integran información y disparan una vez, ni disparan de forma constante por defecto, sino que disparan por ráfagas. Pero eso ya requiere una complejidad que, bueno, pues en este artículo plantean que no se había conseguido de esta manera hasta ahora y que ellos sí lo han logrado. esto está muy bien, esto es muy interesante y realmente podría ser clave para desarrollar sistemas que se comuniquen con nuestro cerebro que aprovechen la eficiencia de nuestro cerebro para diseñar estos nuevos chips neuromórficos pero no lo son todavía no lo son y eso es importante subrayarlo así que ¿qué hacen aquí? Yo aquí he tenido que buscar cosas porque la verdad es que se escapaba de lo que normalmente se ve. De hecho está publicado, no lo he dicho, en Nature Nanotechnology, no en una revista generalista ni en una revista dedicada a neurociencia, sino…
Ignacio Crespo explica cómo investigadores han logrado simular las propiedades de las membranas neuronales utilizando disulfuro de molibdeno, creando circuitos relativamente sencillos que imitan disparos neuronales complejos.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #14disulfuro de molibde simula membranas neuronalesráfagas con sistema relativamente sencillocircuito imita membrana de una neurona…acumular por las propiedades que tiene la membrana; pues con esta combinación de dos osciladores, o así por resumir porque no le llaman oscilador a los dos por separado, pero bueno, sería eso, un oscilador de Persson-Anson, se comportaría con esta latencia. Entonces, bueno, la idea es interesante, configuran todo esto, utilizan el disulfuro de molibde, lo prueban y efectivamente el registro eléctrico que hacen se parece mucho y pueden además, cambiando algunas variables, conseguir esos tres niveles de complejidad, el spike o disparo simple que estábamos comentando, ese que es tónico que se mantiene como uno detrás de otro misma frecuencia, consiguen también esas ráfagas y además con un sistema que es relativamente sencillo porque no requieres una complejidad enorme en el circuito para que se comporte de una manera tan compleja y tan análoga a la membrana de una neurona. Recordemos que la membrana de una neurona es muchísimo más compleja que todo esto; no solamente tiene una cantidad incontable de canales iónicos en su superficie, sino que la propia geometría de esa membrana afecta a cómo se propaga el impulso eléctrico por…
Ignacio Crespo describe una neurona impresa en aerosol, destacando su flexibilidad y la capacidad de cambiar su resistencia al variar la temperatura.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #3 · Palabras #4validación biológica simulaciones neuronalescortes cerebros ratón experimento funcionalvariabilidad cortes cerebros ratonesneurona artificial estimula neuronas naturaleseficiencia alta de la neurona artificialignacio crespo confirma estrategia neuronalneurona impresa en aerosol ignacio crespoflexibilidad de la neurona impresaresistencia variable temperatura neuronatemperaturas compatibles interfaces cerebro máquinadisulfuro molibdeno temperaturas cerebrodespolarización disparo disulfuro molibdenocerebro humano sensibilidad temperaturasneuronas sensibles a altas temperaturasondas rectangulares activación nerviosaeficiencia ondas morfología rectangularignacio crespo simulación de neuronas…circuitos que han creado, sino un poquito lejos, para ver si se propaga correctamente sin que interfiera el propio circuito, sin estar detectando la corriente del circuito, sino solamente la de la membrana. Y les sale bien; eso es interesante, pero lo llevan. También a otro nivel, van bajando; ellos incluso hablan de validación biológica en el artículo para referirse a esto. Y es que cogen cortes de cerebros de ratón, en concreto de dos ratones, lo cual también podría ser un poco criticable pudiendo tener más variabilidad, pero bueno, cogen 14 cortes en total y los mantienen funcionales; no voy a decir vivos, que eso es un poco tal vez controvertido, pero funcionales, y los estimulan a través de este sistema y dicen: ¡eh! Confirmado, conseguimos estimular las neuronas naturales con esta neurona artificial. Eso significa que es tremendamente eficiente. Bueno, esto ya se hacía; lo que pasa es que la estrategia que están siguiendo ellos es interesante por otras cosas que no hemos nombrado a pesar de que eran principales en el título, como por ejemplo que esta neurona. Está impresa, esta neurona una de las cosas buenas que tiene es que es flexible, que está impresa con un aerosol, digamos imaginarlo así, capas sobre capas y que además frente a otros compuestos que se han utilizado para tener también esta propiedad de cuando aumento la temperatura baja la resistencia. Otros compuestos que se han utilizado con esta propiedad en el pasado necesitaban para cambiar ese comportamiento unas temperaturas mucho mayores; necesitaba que alcanzara temperaturas que posiblemente no fueran compatibles con un injerto de estos dispositivos para control de interfaces cerebro -máquina. Ojo, tampoco está claro que estos lo sean. Las temperaturas a las que alcanza realmente los puntos importantes de este disulfuro de molibdeno, aquellos por los que se transmite la corriente en los momentos de la despolarización del disparo, pueden ser bastante más altos lógicamente que los que tiene un cerebro humano funcional y el cerebro además es muy sensible. A las altas temperaturas. Las neuronas son sensibles a todo: a falta de oxígeno, a las altas temperaturas; con lo que, bueno, todo eso habría que verlo. Y es cierto que unas ondas con la misma amplitud y la misma frecuencia, pero de morfología rectangular, como esas que decíamos que hacen otros dispositivos, hasta donde sabemos también son eficientes, activando el tejido nervioso de un cerebro, de un nervio. Así que, bueno, ahí se plantean dudas. Lo que me ha parecido curioso es la estrategia, porque hasta aquí he contado un poco lo que buscaban, lo que han hecho, pero hay un punto clave de por qué han elegido realmente este sistema y es que aprovechan la suciedad de un procedimiento que creían que no…
Ignacio Crespo comenta sobre trabajos fin de grado relacionados con memristores y cómo la publicación en Nature impulsó el interés en este tema, aunque las aplicaciones prácticas aún están lejos.
Habla: Ignacio CrespoPalabras #5memristores naturaleza impulsó interésaplicaciones memristores están lejossustrato impresión no frecuente biocompatible…8 se va reduciendo, se va creciendo en función, y eso te permite almacenar un cierto efecto de memoria. Pero ya os digo, es un efecto que hoy en día no se está aprovechando porque es muy difícil de aprovechar bien; y propuestas teóricas ha habido infinidad. Yo he dirigido varios trabajos fin de grado en este tema con estudiantes de ingeniería. En esto estamos lejos y yo creo que si no se hubiera publicado en Nature tampoco se habría hablado mucho de este tema. Pero bueno, es un estudio bonito; es un estudio que con las aplicaciones, como decías Francis, pues estamos lejos, habrá que verlo. Pero bueno, pues las busca, las busca con esfuerzo. Una de las cosas que hace además para decir, oye, esto es biocompatible y podría venir bien implantarlo, es que prueba 10 elevado a 6 veces a activar el circuito y dice: no se ha degradado mucho todavía, pero hay muchas otras cosas a tener en cuenta para saber si realmente esto es biocompatible o no. De hecho, el sustrato usan varios polímeros, pero el sustrato sobre el que se imprime tampoco es el más frecuente para hacer sistemas biocompatibles y habrá que ponerlo a prueba, lógicamente. 10 a las 6 veces y no se ha degradado mucho, eso implicaría puestos en términos de... 10 a las 6 es un millón, lo digo para los oyentes. Sí, un millón de veces, puestos en términos de neuronas humanas y con sinapsis, digamos con duraciones de una fracción de…
Ignacio Crespo discute sobre los desafíos para la implementación a largo plazo de interfaces cerebro-máquina, señalando que el cerebro tiende a cicatrizar y volverse menos sensible a los electrodos implantados.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #1 · Palabras #1cerebro cicatrización interfaces cerebro máquinaelectrodos finos interfaces cerebro máquinacontrol cursor interfaces cerebro máquina…lo digo para los oyentes. Sí, un millón de veces, puestos en términos de neuronas humanas y con sinapsis, digamos con duraciones de una fracción de segundo, digamos una décima de segundo. Estamos hablando de 100.000 segundos, no sé, 3.000 segundos por hora. No sé, 7 días o algo así, me salen calculando de cabeza. Habría que ver, cuando hablamos de interfaces cerebro-máquinas hay muchos factores limitantes para implantarlos de forma eficiente a largo plazo. Uno de ellos, y yo creo que suele ser el principal, es que el cerebro, por mucho que no tenga una capacidad de cicatrización increíble, también intenta cicatrizar y lo que en un primer momento puede estimular bien la zona donde se ha implantado también cambia; puede volverse menos sensible a la actividad del electrodo que hemos puesto. Por eso se buscan cada vez electrodos más finos, menos invasivos; eso es uno de los muchísimos frentes. Antes de imaginar realmente un interfaz cerebro-máquina como los que vemos en las películas, tenemos que imaginar cosas muchísimo más sencillas, cosas que tengan que ver con el control prácticamente de un cursor, cosas que se hacen ahora pero de manera más eficiente. Vale, pues si quieren vamos pasando de tema. Vamos a ver, yo he ido acumulando; creo que tengo cuatro cosas así que habían ido quedando pendientes. ¿Qué les apetece más hablar? ¿De SETI?, ¿de Antimateria?, ¿de Tres y Atlas? Seti, Seti.…