realidad virtual

Un nuevo descubrimiento en ratas muestra que el cerebro responde de manera diferente en entornos inmersivos de realidad virtual que en el mundo real. El hallazgo podría ayudar a los científicos a comprender cómo el cerebro reúne información sensorial de diferentes fuentes para crear una imagen coherente del mundo que nos rodea. También podría allanar el camino para la «terapia de realidad virtual» para los trastornos relacionados con el aprendizaje y la memoria que incluyen el TDAH, el autismo, la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia y la depresión.

Mayank Mehta, PhD, es el director del Centro de Neurofísica W. M. Keck y profesor en los departamentos de física, neurología e ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de California (UCLA). Su laboratorio estudia una región del cerebro llamada hipocampo, que es un impulsor principal del aprendizaje y la memoria, incluida la navegación espacial. Para comprender su papel en el aprendizaje y la memoria, el hipocampo se ha estudiado ampliamente en ratas mientras realizan tareas de navegación espacial.

Cuando las ratas caminan, las neuronas de esta parte del cerebro sincronizan su actividad eléctrica a una velocidad de 8 pulsos por segundo u 8 Hz. Este es un tipo de onda cerebral conocida como «ritmo theta» y fue descubierto hace más de seis décadas.

Las interrupciones del ritmo theta también afectan el aprendizaje y la memoria de la rata, incluida la capacidad de aprender y recordar una ruta a través de un laberinto. Por el contrario, un ritmo theta más fuerte parece mejorar la capacidad del cerebro para aprender y retener información sensorial.

Por lo tanto, los investigadores han especulado que impulsar las ondas theta podría mejorar o restaurar las funciones de aprendizaje y memoria. Pero hasta ahora, nadie ha podido fortalecer estas ondas cerebrales.

El daño a las neuronas en el hipocampo puede interferir con la percepción del espacio de las personas, «por qué los pacientes con enfermedad de Alzheimer tienden a perderse», dice el Dr. Mehta. Dice que sospechaba que el ritmo theta podría desempeñar un papel en esta percepción. Para probar esa hipótesis, el Dr. Mehta y sus colegas inventaron un entorno de realidad virtual inmersiva para las ratas que era mucho más inmersivo que la realidad virtual disponible comercialmente para humanos.

La realidad virtual permite que las ratas vean sus propias extremidades y sombras, y elimina ciertas sensaciones inquietantes como los retrasos entre el movimiento de la cabeza y los cambios de escena que pueden marear a las personas.

«Nuestra realidad virtual es tan convincente», dice el Dr. Mehta, «que a las ratas les encanta saltar y jugar con alegría».

Para medir los ritmos cerebrales de las ratas, los investigadores colocaron pequeños electrodos, más delgados que un cabello humano, en el cerebro entre las neuronas.

«Resulta que suceden cosas asombrosas cuando la rata está en realidad virtual», dice el Dr. Mehta. «Va a la fuente virtual y bebe agua, toma una siesta allí, mira a su alrededor y explora el espacio como si fuera real».

«Nos quedamos impresionados cuando vimos este enorme efecto de la experiencia de realidad virtual en la mejora del ritmo theta», dice.

Este descubrimiento sugiere que el ritmo único es un indicador de cómo el cerebro discierne si una experiencia es real o simulada. Por ejemplo, mientras camina hacia una puerta, la entrada de sus ojos mostrará que la puerta se agranda. ¿Cómo sé que di un paso y no es la pared que viene hacia mí?

El cerebro usa otra información, como el cambio de equilibrio de un pie al otro, la aceleración de la cabeza a través del espacio, los cambios relativos en las posiciones de otros objetos estacionarios a su alrededor e incluso la sensación de que el aire se mueve en su contra, tu cara para decidir que te estás moviendo, no la pared.

Por otro lado, una persona que «se mueve» a través de un mundo de realidad virtual experimentaría un conjunto de estímulos muy diferente.

Nuestro cerebro está haciendo esto constantemente, está comprobando todo tipo de cosas. Los diferentes ritmos theta, pueden representar diferentes formas en que las regiones del cerebro se comunican entre sí en el proceso de recopilar toda esta información.

Cuando miraron más de cerca, el equipo del Dr. Mehta también descubrió algo más sorprendente. Las neuronas constan de un cuerpo celular compacto y largos zarcillos, llamados dendritas, que serpentean y forman conexiones con otras neuronas. Cuando los investigadores midieron la actividad en el cuerpo celular de un cerebro de rata que experimentaba la realidad virtual, encontraron un ritmo eléctrico diferente en comparación con el ritmo de las dendritas. Eso fue realmente alucinante. Dos partes diferentes de la neurona van a su propio ritmo.

Los investigadores llamaron a este ritmo nunca antes visto «eta». Resultó que este ritmo no se limitaba al entorno de realidad virtual: con la colocación de electrodos extremadamente precisa, los investigadores pudieron detectar el nuevo ritmo en ratas que caminan por un entorno real. Sin embargo, estar en realidad virtual fortaleció el ritmo eta, algo que ningún otro estudio en los últimos sesenta años ha podido hacer con tanta fuerza, ya sea utilizando herramientas farmacológicas o de otra manera.

Estudios anteriores han demostrado que la frecuencia precisa del ritmo marca una gran diferencia en la neuroplasticidad, dice, al igual que el tono preciso de un instrumento musical es fundamental para crear la melodía correcta. Esto abre una oportunidad sin precedentes para diseñar la terapia de realidad virtual que puede reajustar y estimular los ritmos cerebrales y como una forma de tratar los trastornos del aprendizaje y la memoria.

Referencias:

  1. Safaryan, K & Mehta, M.R., (2021) Enhanced hippocampal theta rhythmicity and emergence of eta oscillation in virtual reality. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-021-00871-z.

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