La patada del bebé en el útero puede ser clave para tratar enfermedades y entrenar robots

¿El sistema nervioso viene con instrucciones sobre cómo debe conectarse con el cuerpo o debe resolver esto durante el desarrollo temprano? Un nuevo modelo de investigadores de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Lund en Suecia sugiere que los movimientos espontáneos realizados por un feto en el útero (incluidas esas patadas) son un paso clave para «conectar» el sistema nervioso del cuerpo. El modelo de los investigadores, publicado en un par de artículos en la Revista de Neurofisiologíasugiere que los complejos circuitos del sistema nervioso no están predeterminados por los genes sino que son reforzados por los movimientos del cuerpo.

Los investigadores Henrik Jörntell, profesor, y Jonas MD Enander, becario postdoctoral en la Universidad de Lund, Suecia, y Gerald E. Loeb, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad del Sur de California, intentaban comprender la compleja estructura del sistema nervioso: y se dispuso a responder a esta pregunta: «¿Cómo y por qué surgen fuertes contracciones musculares espontáneas en el feto?» Los cientos de neuronas motoras que controlan cada músculo se sincronizan en el feto para crear fuertes contracciones musculares que también activan los sensores en los músculos. Los nuevos artículos muestran cómo estos patrones de actividad correlacionados pueden usarse para conectar el circuito de la médula espinal que coordina los músculos a través de los reflejos. Luego, el cerebro puede usar ese circuito para aprender movimientos voluntarios bien coordinados, elegantes y eficientes.

El nuevo modelo de los investigadores, centrado en cómo el cuerpo aprende y se adapta, se basa en especulaciones sobre la evolución que J. Mark Baldwin presentó ya en 1896. Un animal recién nacido con una mutación potencialmente útil del sistema musculoesquelético debe sobrevivir para reproducirse. y propagar esa mutación. Si el sistema nervioso del animal estuviera programado para el viejo cuerpo, probablemente no sobreviviría. El nuevo modelo describe cómo los circuitos neuronales en la médula espinal pueden aprender la mecánica del nuevo cuerpo a partir de sus primeros movimientos espontáneos.

por qué importa

Este nuevo modelo de desarrollo tiene implicaciones sobre cómo tratar los trastornos neuromusculares y también podría proporcionar una forma sencilla de diseñar mejores controladores para robots.

Condiciones médicas

El equipo de investigación ahora está trabajando en cómo el cerebro aprende a conectarse a la médula espinal, que consideran «otro de los muchos pasos necesarios para construir un sistema nervioso completo capaz de un comportamiento inteligente que puede separar automáticamente una noción de ‘ yo’ de la noción de ‘mundo'». Esperan que esto arroje luz sobre los trastornos del desarrollo como la parálisis cerebral y las dificultades de recuperación de las lesiones de la médula espinal y los accidentes cerebrovasculares.

robótica

Hasta la fecha, ha sido difícil lograr que los robots realicen tareas de movimiento que los humanos realizan con facilidad. Esto, dicen los investigadores, se debe a que la médula espinal es más que un simple cable que conecta el cerebro con los músculos. Contiene circuitos complejos que generan todo, desde el simple reflejo rotuliano que ocurre durante un examen médico, hasta la mayoría de los patrones de coordinación para caminar y otros movimientos más avanzados. El cerebro aprende a usar estos circuitos espinales para generar los comportamientos elegantes y eficientes que damos por sentado. Los robots suelen ser torpes porque carecen de tales circuitos. Los circuitos de la médula espinal no se pueden aplicar a un robot porque la mecánica del robot es diferente a la de los animales. Los investigadores dicen que su nueva investigación proporciona una forma para que cualquier robot recapitule las etapas del desarrollo humano para desarrollar el equivalente de circuitos espinales para su cuerpo.